JPH0410486A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH0410486A JPH0410486A JP11193790A JP11193790A JPH0410486A JP H0410486 A JPH0410486 A JP H0410486A JP 11193790 A JP11193790 A JP 11193790A JP 11193790 A JP11193790 A JP 11193790A JP H0410486 A JPH0410486 A JP H0410486A
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- cladding layer
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Landscapes
- 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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、可視光を出射するＡｌＧａＩｎＰ系の半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
（ロ）従来の技術
ＡｌＧａＩｎＰは０，６．ｃｚｍ帯の波長を有し、可視
光半導体レーザの材料として用いられている。
光半導体レーザの材料として用いられている。
第１図はこの種ＡｔＧａ１ｎＰ系の半導体レーザを示し
、例えば信学技報、０ＱＥ８７−４６．１１５頁（１９
８９）等に記載されている。
、例えば信学技報、０ＱＥ８７−４６．１１５頁（１９
８９）等に記載されている。
図において、（１）はｎ型ＧａＡｓからなる基板、（２
）はｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層、（３）はｎ型Ａ
ｊＧａｌｎＰからなるｎ型クラッド層、（４）はアンド
ープのＧａ１ｎＰからなる活性層、（５）はｐ型ＡｊＧ
ａｌｎＰからなるｎ型クラッド層、（６）はｐ型ＧａＡ
ｓからなるキャップ層である。これらの層は周知のＭＯ
ＣＶＤ法を用いて基板（１）の−主面（１ａ）上に順次
エピタキシャル成長される。また、ｎ型クラッド層（５
）には、キャップ層（６）及びｎ型クラッド層（５）を
選択的にエツチングした、幅５μｍのストライプ状のリ
ッジ（５ａ）が形成されている。
）はｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層、（３）はｎ型Ａ
ｊＧａｌｎＰからなるｎ型クラッド層、（４）はアンド
ープのＧａ１ｎＰからなる活性層、（５）はｐ型ＡｊＧ
ａｌｎＰからなるｎ型クラッド層、（６）はｐ型ＧａＡ
ｓからなるキャップ層である。これらの層は周知のＭＯ
ＣＶＤ法を用いて基板（１）の−主面（１ａ）上に順次
エピタキシャル成長される。また、ｎ型クラッド層（５
）には、キャップ層（６）及びｎ型クラッド層（５）を
選択的にエツチングした、幅５μｍのストライプ状のリ
ッジ（５ａ）が形成されている。
（７）はリッジ（５ａ）頂部を除くｎ型クラッド層（５
）上にエピタキシャル成長されたｎ型ＧａＡｓからなる
ブロック層、（８）は露出したｎ型クラッド層（５）の
リッジ（５ａ）頂部及びブロック層（７）上にエピタキ
シャル成長されたｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層、
（９）はコンタクト層（８）上に形成されたｐ側電極、
（１０）は基板（１）の他主面（１ａ）上に形成された
ｎｆｆ１ｌｔ極である。
）上にエピタキシャル成長されたｎ型ＧａＡｓからなる
ブロック層、（８）は露出したｎ型クラッド層（５）の
リッジ（５ａ）頂部及びブロック層（７）上にエピタキ
シャル成長されたｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層、
（９）はコンタクト層（８）上に形成されたｐ側電極、
（１０）は基板（１）の他主面（１ａ）上に形成された
ｎｆｆ１ｌｔ極である。
斯るＡｊＧａｌｎＰ系半導体レーザにおけるｎ型不純物
としては、通常ＳｅあるいはＳｉが用いられている。
としては、通常ＳｅあるいはＳｉが用いられている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかるに、ｎ型クラッド層の不純物としてＳｅを用いる
と、次の活性層を形成する際に、成長炉中に残存するＳ
ｅが再蒸発し、活性層中に取り込まれるといった、所謂
メモリー効果が現れる。この状態を各層の厚さ方向のキ
ャリア濃度プロファイルとして、第５図に実線で示す。
と、次の活性層を形成する際に、成長炉中に残存するＳ
ｅが再蒸発し、活性層中に取り込まれるといった、所謂
メモリー効果が現れる。この状態を各層の厚さ方向のキ
ャリア濃度プロファイルとして、第５図に実線で示す。
また比較のため、ｎ型クラッド層の不純物としてＳｉを
用いた時のプロファイルを破線にて併記する。このよう
に活性層中にＳｅが取り込まれると、斯るＳｅがドナー
準位を形成するため半導体レーザが長波長化し、さらに
不純物の混入により活性層自体の結晶性が劣化するため
半導体レーザの信頼性が低下するといった問題が生じる
。
用いた時のプロファイルを破線にて併記する。このよう
に活性層中にＳｅが取り込まれると、斯るＳｅがドナー
準位を形成するため半導体レーザが長波長化し、さらに
不純物の混入により活性層自体の結晶性が劣化するため
半導体レーザの信頼性が低下するといった問題が生じる
。
また、ｎ型クラッド層の不純物としてＳｉを用いた場合
では、第５図に破線で示す如くメモリー効果は現れない
ものの、原料のＳｉＨ＋の分解温度が高いことから、十
分なキャリア濃度を得るために成長温度を高くする必要
がある。不純物にＳｉを用いた時、成長温度に対して得
ることができるキャリア濃度を第６図に破線で示す。ま
た比較のため、不純物にＳｅを用いた時に得ることがで
きるキャリア濃度を実線にて併記する。即ち、例え１ｆ
５Ｘ１０”ｃｍ−”のキャリア濃度を得ようとすると、
Ｓｅでは成長温度が６３０’Ｃ以下で得られるのに対し
、Ｓｉでは６６０℃以上でないと得られない。しかるに
、成長温度を高くすると、成長を始めるまでの昇温中に
おいて、基板が熱劣化してしまうといった問題が生じる
。
では、第５図に破線で示す如くメモリー効果は現れない
ものの、原料のＳｉＨ＋の分解温度が高いことから、十
分なキャリア濃度を得るために成長温度を高くする必要
がある。不純物にＳｉを用いた時、成長温度に対して得
ることができるキャリア濃度を第６図に破線で示す。ま
た比較のため、不純物にＳｅを用いた時に得ることがで
きるキャリア濃度を実線にて併記する。即ち、例え１ｆ
５Ｘ１０”ｃｍ−”のキャリア濃度を得ようとすると、
Ｓｅでは成長温度が６３０’Ｃ以下で得られるのに対し
、Ｓｉでは６６０℃以上でないと得られない。しかるに
、成長温度を高くすると、成長を始めるまでの昇温中に
おいて、基板が熱劣化してしまうといった問題が生じる
。
従って、本発明は基板及び活性層の劣化を生じさせるこ
と無く、十分なキャリア濃度を有するｎ型クラッド層を
形成することを技術的課題とする。
と無く、十分なキャリア濃度を有するｎ型クラッド層を
形成することを技術的課題とする。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を
含む発振層がＡｊＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる半
導体レーザの製造方法であって、上記課題を解決するた
め、上記ｎ型クラッド層の形成の際に、成長温度を上げ
ながら当該ｎ型クラッド層添加する不純物を、Ｓｅから
Ｓｉに漸次切り換えることを特徴とする。
含む発振層がＡｊＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる半
導体レーザの製造方法であって、上記課題を解決するた
め、上記ｎ型クラッド層の形成の際に、成長温度を上げ
ながら当該ｎ型クラッド層添加する不純物を、Ｓｅから
Ｓｉに漸次切り換えることを特徴とする。
（ホ）作用
本発明によれば、ｎ型クラッド層の成長初期に不純物と
してＳｅを用い、これを漸次Ｓｉに切り換えることによ
って、この上に形成される活性層へのメモリー効果を抑
え、かつｎ型クラッド層のキャリア濃度を一定に保つこ
とができる。また、不純物を切り換えていくと同時に成
長温度を漸次上昇させることによって、不純物にＳｉを
用いた場合でも、基板の熱劣化を抑制しつつ、ｎ型クラ
ッド層中のキャリア濃度を大きくとることができる。
してＳｅを用い、これを漸次Ｓｉに切り換えることによ
って、この上に形成される活性層へのメモリー効果を抑
え、かつｎ型クラッド層のキャリア濃度を一定に保つこ
とができる。また、不純物を切り換えていくと同時に成
長温度を漸次上昇させることによって、不純物にＳｉを
用いた場合でも、基板の熱劣化を抑制しつつ、ｎ型クラ
ッド層中のキャリア濃度を大きくとることができる。
（へ）実施例
本発明の一実施例として、第１図に示したＡｔにａｌｎ
Ｐ系半導体レーザの製造方法を第２図を参照しながら説
明する。
Ｐ系半導体レーザの製造方法を第２図を参照しながら説
明する。
先ず、第２図（ａ）に示す如く、ｎ型ＧａＡｓからなる
基板（１）の−主面（１ａ）上に、周知のＭＯＣＶＤ法
を用いて、バッファ層（２）、ｎ型クラッド層（３）、
活性層（４）、ｐ型クラッド層（５）、キャップ層（６
）を順次積層する。
基板（１）の−主面（１ａ）上に、周知のＭＯＣＶＤ法
を用いて、バッファ層（２）、ｎ型クラッド層（３）、
活性層（４）、ｐ型クラッド層（５）、キャップ層（６
）を順次積層する。
この時、バッファ層（２）はｎ型不純物にＳｅを用い、
成長温度を６００℃として、厚さ約０．３μｍに成長さ
れる。ｎ型クラッド層（３）は、成長温度を６００℃か
ら６８０℃に上昇させながら、ｎ型不純物の原料ガスを
下記の如く、ＳｅがらＳｉに徐々に置換して、厚さ０．
８μｍ程度に成長される。
成長温度を６００℃として、厚さ約０．３μｍに成長さ
れる。ｎ型クラッド層（３）は、成長温度を６００℃か
ら６８０℃に上昇させながら、ｎ型不純物の原料ガスを
下記の如く、ＳｅがらＳｉに徐々に置換して、厚さ０．
８μｍ程度に成長される。
斯るｎ型クラッド層（３）の形成方法を第３図を参照し
て具体的に説明する。第３図はｎ型クラッド層（３）を
成長する際の成長温度プロファイルとキャリアガスの供
給量プロファイルを示す。
て具体的に説明する。第３図はｎ型クラッド層（３）を
成長する際の成長温度プロファイルとキャリアガスの供
給量プロファイルを示す。
第３図に示す如く、先ず成長温度を６００ ”Ｃとして
ｎ型不純物の原料ガスであるＳｅ原料ガス、例えばＨ，
Ｓｅを、Ｖ族ガス（即ちＰ原料ガス）に対するモル比で
５ Ｘ １０−’（Ｈ＊ｓｅ／ Ｖ族ガス）程度、１０
分間供給し、厚さ０．２μｍ程度成長を行う。この時の
Ｖ ／ ＩＩＩ比（Ｈ１族ガスの合計に対する■族ガス
のモル比）は５５０である。
ｎ型不純物の原料ガスであるＳｅ原料ガス、例えばＨ，
Ｓｅを、Ｖ族ガス（即ちＰ原料ガス）に対するモル比で
５ Ｘ １０−’（Ｈ＊ｓｅ／ Ｖ族ガス）程度、１０
分間供給し、厚さ０．２μｍ程度成長を行う。この時の
Ｖ ／ ＩＩＩ比（Ｈ１族ガスの合計に対する■族ガス
のモル比）は５５０である。
１０分間の成長後、Ｓｅ原料ガスに加えてＳｉ原料ガス
の供給を始める。そして次の１０分間で成長温度を６８
０℃まで徐々に上昇させながら、Ｓｉ原料ガス、例えば
Ｓ ＋ Ｈａガスの供給量を、ＩＩＩ族ガスの合計に対
するモル比で８ Ｘ １０−’（ＳｉＨ。
の供給を始める。そして次の１０分間で成長温度を６８
０℃まで徐々に上昇させながら、Ｓｉ原料ガス、例えば
Ｓ ＋ Ｈａガスの供給量を、ＩＩＩ族ガスの合計に対
するモル比で８ Ｘ １０−’（ＳｉＨ。
／ ＩＩＩ族ガス）まで増加させると共に、Ｓｅ原料ガ
スの供給量を徐々に減少させていき、供給を止める。こ
れにより、更に厚さ０．２μｍ程度の成長が行われる。
スの供給量を徐々に減少させていき、供給を止める。こ
れにより、更に厚さ０．２μｍ程度の成長が行われる。
また、この時、Ｓｅの上記メモリー効果を考慮して、７
分間程度でＳｅ原料ガスの供給を止めるのが好ましい。
分間程度でＳｅ原料ガスの供給を止めるのが好ましい。
しかる後、成長温度を６８０℃に保持したまま、ｎ型不
純物の原料ガスをＳｉ原料ガスのみとして、２０分間供
給し、更に厚さ０．４μｍ程度成長させる。
純物の原料ガスをＳｉ原料ガスのみとして、２０分間供
給し、更に厚さ０．４μｍ程度成長させる。
以上の方法によって、ｎ型クラッド層（３）のキャリア
濃度は、その厚さ方向において、５×１０１０１７Ｃ”
で略一定に保たれる。
濃度は、その厚さ方向において、５×１０１０１７Ｃ”
で略一定に保たれる。
また、活性層（４）、ｎ型クラッド層（５）及びキャッ
プ層（６）は、成長温度を６８０℃に保持したまま、夫
々厚さ０．０６μ’ｍ、０．８μｍ１０．２μｍに成長
される。
プ層（６）は、成長温度を６８０℃に保持したまま、夫
々厚さ０．０６μ’ｍ、０．８μｍ１０．２μｍに成長
される。
次に、第２図（ｂ）に示す如く、周知の７オトリソ技術
を用いて、キャップ層（６）及びｎ型クラッド層（５）
を選択的にエツチングして、頂面の幅が５μｍのストラ
イプ状のりッジ（５ａ）を形成する。この時、リッジ（
５ａ）以外のｎ型クラッド層（５）の厚さは０．２μｍ
である。
を用いて、キャップ層（６）及びｎ型クラッド層（５）
を選択的にエツチングして、頂面の幅が５μｍのストラ
イプ状のりッジ（５ａ）を形成する。この時、リッジ（
５ａ）以外のｎ型クラッド層（５）の厚さは０．２μｍ
である。
次いで、第２図（ｃ）に示す如く、上述のフォトリソ時
に用いたマスク（図では省略しである）を利用して、リ
ッジ（５ａ）頂部を除くｎ型クラッド層（５）上に、厚
さ１μｍのブロック層（７）をエピタキシャル成長する
。
に用いたマスク（図では省略しである）を利用して、リ
ッジ（５ａ）頂部を除くｎ型クラッド層（５）上に、厚
さ１μｍのブロック層（７）をエピタキシャル成長する
。
最後に、マスク除去により露出したｎ型クラッド層（５
）のリッジ（５ａ）頂部及びブロック層（７）上に、厚
さ２〜３μｍのコンタクト層（８）をエピタキシャル成
長し、さらにコンタクト層（８）上にｐ側電極（９）、
基板（１）の他主面（１ａ）上にｎ側電極（１０）を夫
々形成することによって、第１図に示された半導体レー
ザが製造される。
）のリッジ（５ａ）頂部及びブロック層（７）上に、厚
さ２〜３μｍのコンタクト層（８）をエピタキシャル成
長し、さらにコンタクト層（８）上にｐ側電極（９）、
基板（１）の他主面（１ａ）上にｎ側電極（１０）を夫
々形成することによって、第１図に示された半導体レー
ザが製造される。
而して、本実施例では、ｎ型クラッド層（３）の成長初
期において、比較的低温の６００℃で成長を行っている
ため、昇温時に基板（１）あるいはバッファ層（２）の
熱劣化が生じにくい。また、ｎ型クラッド層（３）の成
長過程で成長温度を高温に変化させているが、温度が変
化するときには、ｎ型クラッド層（３）がある程度、例
えば０．２μｍ程度成長しているので、基板（１）及び
バッファ層（２）が直接高温に晒されることがなく、従
って熱劣化を起こすことはない。
期において、比較的低温の６００℃で成長を行っている
ため、昇温時に基板（１）あるいはバッファ層（２）の
熱劣化が生じにくい。また、ｎ型クラッド層（３）の成
長過程で成長温度を高温に変化させているが、温度が変
化するときには、ｎ型クラッド層（３）がある程度、例
えば０．２μｍ程度成長しているので、基板（１）及び
バッファ層（２）が直接高温に晒されることがなく、従
って熱劣化を起こすことはない。
更に、ｎ型クラッド層（３）の成長において、低温成長
の際に不純物としてＳｅを用い、不純物としてＳｉを用
いる時に高温で成長することによって、十分なキャリア
濃度を得ることができ、また活性層（４）との接合界面
近傍でＳｉＬか供給していないので、メモリー効果によ
る活性層（４）へのＳｅの取り込みを極力抑えることが
できる。
の際に不純物としてＳｅを用い、不純物としてＳｉを用
いる時に高温で成長することによって、十分なキャリア
濃度を得ることができ、また活性層（４）との接合界面
近傍でＳｉＬか供給していないので、メモリー効果によ
る活性層（４）へのＳｅの取り込みを極力抑えることが
できる。
斯る本実施例装置と、比較装置としてｎ型クラッド層（
３）にＳｅのみを添加した半導体レーザを作製し、夫々
の発光ピーク波長を調べたところ、本実施例装置では６
６２ｎｍ、比較装置では６８３ｎｍであった。これより
、本実施例ではメモリー効果が抑えられ、約２０ｎｍの
短波長化が図られていることが分かる。
３）にＳｅのみを添加した半導体レーザを作製し、夫々
の発光ピーク波長を調べたところ、本実施例装置では６
６２ｎｍ、比較装置では６８３ｎｍであった。これより
、本実施例ではメモリー効果が抑えられ、約２０ｎｍの
短波長化が図られていることが分かる。
また、各装置において、周囲温度４０℃、出力３ｍＷで
の定出力エージング試験を行った。その結果を第４図に
実線（本実施例装置）と破線（比較装置）で示す。図よ
り、比較装置では素子劣化が起こり、動作時間と共に動
作電流が増加しているのに対し、本実施例では３０００
時間以上も一定の動作電流で動作しており、素子劣化が
起こっていないことが分かる。これは、本実施例ではメ
モリー効果による活性層へのＳｅの取り込まれが抑えら
れたため、結晶性の良い活性層が得られたからである。
の定出力エージング試験を行った。その結果を第４図に
実線（本実施例装置）と破線（比較装置）で示す。図よ
り、比較装置では素子劣化が起こり、動作時間と共に動
作電流が増加しているのに対し、本実施例では３０００
時間以上も一定の動作電流で動作しており、素子劣化が
起こっていないことが分かる。これは、本実施例ではメ
モリー効果による活性層へのＳｅの取り込まれが抑えら
れたため、結晶性の良い活性層が得られたからである。
（ト）発明の効果
本発明方法によれば、ｎ型クラッド層を形成する際に、
成長温度を徐々に上昇させると共に、その成長初期に不
純物としてＳｅを用い、これを漸次Ｓｉに切り換えるこ
とによって、この上に形成される活性層へのメモリー効
果を抑えることができ、かつ十分なキャリア濃度を保つ
ことができる。その結果、半導体レーザの短波長化及び
高信頼性化が実現できる。
成長温度を徐々に上昇させると共に、その成長初期に不
純物としてＳｅを用い、これを漸次Ｓｉに切り換えるこ
とによって、この上に形成される活性層へのメモリー効
果を抑えることができ、かつ十分なキャリア濃度を保つ
ことができる。その結果、半導体レーザの短波長化及び
高信頼性化が実現できる。
第１図はＡｊＧａＩｎＰ系の半導体レーザの構造を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例の製造方法を説明す
るための工程別断面図、第３図は本実施例におけるｎ型
クラッド層形成時の成長温度プロファイル、不純物原料
ガス供給量プロファイルを示す成長プログラム図、第４
図は本実施例装置と比較装置の定出力エージング試験の
結果を示す特性図、第５図はｎ型クラッド層の不純物と
してＳｉ、Ｓｅを用いた時の活性層の厚さ方向のキャリ
ア濃度分布を示す特性図、第６図は成長温度に対して各
ｎ型不純物を用いたとき得ることができるキャリア濃度
を示す特性図である。 第１図 １、Ａ板 ２、 バッフアノｔ ３、 ｎ型クラッド層 ４、ン台Ａ往ル暫 ５、 Ｐ型クラ１．−ド層 ５ａ、す・シシ。 ヤイツフ′濁 ブ′ロツ２漫 コンブ２Ｙ屑 ｐ重ｉＪ寛あシ ｎイ従り１と才ｉヒ 第２図 第３図 第４図
断面図、第２図は本発明の一実施例の製造方法を説明す
るための工程別断面図、第３図は本実施例におけるｎ型
クラッド層形成時の成長温度プロファイル、不純物原料
ガス供給量プロファイルを示す成長プログラム図、第４
図は本実施例装置と比較装置の定出力エージング試験の
結果を示す特性図、第５図はｎ型クラッド層の不純物と
してＳｉ、Ｓｅを用いた時の活性層の厚さ方向のキャリ
ア濃度分布を示す特性図、第６図は成長温度に対して各
ｎ型不純物を用いたとき得ることができるキャリア濃度
を示す特性図である。 第１図 １、Ａ板 ２、 バッフアノｔ ３、 ｎ型クラッド層 ４、ン台Ａ往ル暫 ５、 Ｐ型クラ１．−ド層 ５ａ、す・シシ。 ヤイツフ′濁 ブ′ロツ２漫 コンブ２Ｙ屑 ｐ重ｉＪ寛あシ ｎイ従り１と才ｉヒ 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- （１）ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を含む
発振層がＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなる半導体
レーザの製造方法において、上記ｎ型クラッド層の形成
の際に、成長温度を上げながら、当該ｎ型クラッド層に
添加する不純物を、ＳｅからＳｉに漸次切り換えること
を特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11193790A JPH0410486A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11193790A JPH0410486A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0410486A true JPH0410486A (ja) | 1992-01-14 |
Family
ID=14573877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11193790A Pending JPH0410486A (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0410486A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158964A (ja) * | 1999-06-16 | 2009-07-16 | Sharp Corp | 半導体材料および半導体デバイス |
| JP2010232638A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-10-14 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウェハおよび発光素子 |
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1990
- 1990-04-26 JP JP11193790A patent/JPH0410486A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158964A (ja) * | 1999-06-16 | 2009-07-16 | Sharp Corp | 半導体材料および半導体デバイス |
| JP2010232638A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-10-14 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウェハおよび発光素子 |
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