JPH04137577A - 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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- JPH04137577A JPH04137577A JP25695590A JP25695590A JPH04137577A JP H04137577 A JPH04137577 A JP H04137577A JP 25695590 A JP25695590 A JP 25695590A JP 25695590 A JP25695590 A JP 25695590A JP H04137577 A JPH04137577 A JP H04137577A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は、ＩｎＧａＡ４７Ｐ系半導体材料を用いたダブ
ルへテロ接合型半導体レーザに係わり、特に基板とエピ
タキシャル層との格子整合をとるだめの半導体レーザの
製造方法に関する。
ルへテロ接合型半導体レーザに係わり、特に基板とエピ
タキシャル層との格子整合をとるだめの半導体レーザの
製造方法に関する。
（従来の技術）
ＩＮ （Ｇａ Ａ４ ） Ｐ混晶（０≦１
−Ｙ １−ＸＸＶ Ｘ≦１．０≦Ｙ≦１）は、■−■族化合物半導体の中で
最も直接遷移バンドギャップか大きいことから、可視領
域の発光素子用材料として／十目されている。そして最
近、６機金属を用いた化学気相成長法（以下、Ｍ ＯＣ
Ｖ Ｄ法と略記する）によりＧａＡｓ基板上にＩｎＧａ
Ａ、ｊ）Ｐを形成することか可能となっており、この技
術を利用した可視光半導体レーザか報告されている。
−Ｙ １−ＸＸＶ Ｘ≦１．０≦Ｙ≦１）は、■−■族化合物半導体の中で
最も直接遷移バンドギャップか大きいことから、可視領
域の発光素子用材料として／十目されている。そして最
近、６機金属を用いた化学気相成長法（以下、Ｍ ＯＣ
Ｖ Ｄ法と略記する）によりＧａＡｓ基板上にＩｎＧａ
Ａ、ｊ）Ｐを形成することか可能となっており、この技
術を利用した可視光半導体レーザか報告されている。
第２図はＩｎＧａＡ／Ｐ系材料を用いた内部電流狭窄型
半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図中１１
はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１上にはｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層１２．ｎ−ＩｎＧａＡｊ７Ｐクラッド
層１３．ＩｎＧａＰ活性層１４．ｐ−１ｎＧａＡ、Ａ’
Ｐクラッド層１５゜ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１６及び
ｎ−ＧａＡｓブロック層（電流阻止層）１７が順次積層
成長された後、ホトリソグラフィ技術によりｎ−ＧａＡ
ｓブロック層１７にストライプ部（エツチングによる窓
部）が形成される。次いて、ストライプ部に露出したキ
ャップ層］６及びブロック層１７上にｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１８及か再成長され、さらに電極２１２２か形
成されて半導体レーザか完成する。なお、上記基板及び
各層において、ｎ型不純物としてはＳｉ、ｐ型不純物と
してはＺｎか用いられる。
半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図中１１
はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１１上にはｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層１２．ｎ−ＩｎＧａＡｊ７Ｐクラッド
層１３．ＩｎＧａＰ活性層１４．ｐ−１ｎＧａＡ、Ａ’
Ｐクラッド層１５゜ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１６及び
ｎ−ＧａＡｓブロック層（電流阻止層）１７が順次積層
成長された後、ホトリソグラフィ技術によりｎ−ＧａＡ
ｓブロック層１７にストライプ部（エツチングによる窓
部）が形成される。次いて、ストライプ部に露出したキ
ャップ層］６及びブロック層１７上にｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１８及か再成長され、さらに電極２１２２か形
成されて半導体レーザか完成する。なお、上記基板及び
各層において、ｎ型不純物としてはＳｉ、ｐ型不純物と
してはＺｎか用いられる。
このような多元混晶によるヘテロ構造の作成に際しては
、基板結晶及びエピタキシャル層間の格子整合が重要で
ある。この例では、ＧａＡｓとＩｎＧａＰ、１ｎＧａＡ
ＪｉＰとの格子整合か必要となる。基板結晶の格子定数
ａＱとエピタキシャル層の格子定数ａとのずれを、格子
不整合率Δａ／ ａ Ｏとして、 Δａ／ａｏ −［（ａ−ａｏ ）／ａｏ ］ ｘ １０
０ （９ｏ）と定義すると、良好な可視光半導体レーザ
を作成するためには、Δａ ／ ａ □を± ０，１％
以内に制御することか望ましいと考えられる。
、基板結晶及びエピタキシャル層間の格子整合が重要で
ある。この例では、ＧａＡｓとＩｎＧａＰ、１ｎＧａＡ
ＪｉＰとの格子整合か必要となる。基板結晶の格子定数
ａＱとエピタキシャル層の格子定数ａとのずれを、格子
不整合率Δａ／ ａ Ｏとして、 Δａ／ａｏ −［（ａ−ａｏ ）／ａｏ ］ ｘ １０
０ （９ｏ）と定義すると、良好な可視光半導体レーザ
を作成するためには、Δａ ／ ａ □を± ０，１％
以内に制御することか望ましいと考えられる。
上記構造をＮｌ０ＣＶＤ法を用いて製造する場合、Ｉｎ
Ｇａ Ｐ層の成長についてはＧａＡｓ１、−Ｘ
Ｘ （格子定数−５，６５人）と格子整合する組成（Ｘ−〇
、５）となるような気相組成に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。
Ｇａ Ｐ層の成長についてはＧａＡｓ１、−Ｘ
Ｘ （格子定数−５，６５人）と格子整合する組成（Ｘ−〇
、５）となるような気相組成に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。
■族原料の供給量を一定として■族原料の供給比（Ｇ
ａ ／ Ｉ ｎ ）を変化させたとき、この供給比すな
わち気相組成Ｘｇと格子不整合率へａ 、／ ａ Ｏの
関係は第３図のようになる。この関係から格子整合する
気相組成Ｘｇｏを得ることかできる。また、Ｉｎ
（Ｇａ ＡＪＩ！ ） Ｐの場合も同様にＬ−
Ｙ Ｉ−Ｘ Ｘ Ｙ して格子整合する流量条件が求められる。
ａ ／ Ｉ ｎ ）を変化させたとき、この供給比すな
わち気相組成Ｘｇと格子不整合率へａ 、／ ａ Ｏの
関係は第３図のようになる。この関係から格子整合する
気相組成Ｘｇｏを得ることかできる。また、Ｉｎ
（Ｇａ ＡＪＩ！ ） Ｐの場合も同様にＬ−
Ｙ Ｉ−Ｘ Ｘ Ｙ して格子整合する流量条件が求められる。
このようにして求めた格子整合する流量条件により、成
長温度を７３０℃としてダブルへテロウェハを成長し、
Ｘ線回折を調べて見ると、第４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Ｐ１とそれより
回折角度かややプラス側にｎ−クラッドのピークＰ２か
あり、ｐ型りラット層のピークＰ３は大きくマイナス側
にすれている。このようにＺｎをドーパントして用いた
とき、７３０°Ｃといった高温における成長ではＺｎト
ープ層の格子定数かｎ型層あるいはアンドープ層の格子
定数と比較して小さくなることはすでに報告されている
。（Ｊ、Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈｌｏｏ （１
９９０）６３．）一方、Ｚｎトープ層の方かアンドープ
層にくらべて若干大きくなるという報告もあるか（Ａ
Ｐ Ｔ Ｃ８９’ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔＰ
、 １１１ ）十分に調べられてはいなかった。今回
我々は多くの実験を行い次のようなことを見い出した。
長温度を７３０℃としてダブルへテロウェハを成長し、
Ｘ線回折を調べて見ると、第４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Ｐ１とそれより
回折角度かややプラス側にｎ−クラッドのピークＰ２か
あり、ｐ型りラット層のピークＰ３は大きくマイナス側
にすれている。このようにＺｎをドーパントして用いた
とき、７３０°Ｃといった高温における成長ではＺｎト
ープ層の格子定数かｎ型層あるいはアンドープ層の格子
定数と比較して小さくなることはすでに報告されている
。（Ｊ、Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈｌｏｏ （１
９９０）６３．）一方、Ｚｎトープ層の方かアンドープ
層にくらべて若干大きくなるという報告もあるか（Ａ
Ｐ Ｔ Ｃ８９’ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔＰ
、 １１１ ）十分に調べられてはいなかった。今回
我々は多くの実験を行い次のようなことを見い出した。
成長温度を７００℃以上とした場合は、従来報告されて
いるようにアンドープ層あるいはｎ型層の格子定数とＺ
ｎドープ層の格子定数の差（格子定数差）はマイナスで
ある。しかしなから、成長温度を７００℃以下にすると
格子定数差プラスとなることかわかった。第１図に成長
温度と格子定数差の関係を示す。■族原料相互間の供給
比及びＺｎ原料の供給比は一定とし、成長温度のみを変
化させた。格子定数差は成長温度の低下とともに増加し
、６３０℃のときの格子定数差は約０２９６という大き
な値である。上述のように格子定数差の変化方向や変化
量が成長温度に大きく依存するということは本発明者ら
の実験により始めて明らかとなった。このような格子不
整合、つまりｐ型りラット層の格子不整合が生じると、
ヘテロ成長においてミスフィツト転位等の結晶欠陥発生
の要因となる。また、活性層近傍に格子不整合かあるこ
とで、活性層に応力か加わり特性の劣化を引き起こすこ
とか考えられる。
いるようにアンドープ層あるいはｎ型層の格子定数とＺ
ｎドープ層の格子定数の差（格子定数差）はマイナスで
ある。しかしなから、成長温度を７００℃以下にすると
格子定数差プラスとなることかわかった。第１図に成長
温度と格子定数差の関係を示す。■族原料相互間の供給
比及びＺｎ原料の供給比は一定とし、成長温度のみを変
化させた。格子定数差は成長温度の低下とともに増加し
、６３０℃のときの格子定数差は約０２９６という大き
な値である。上述のように格子定数差の変化方向や変化
量が成長温度に大きく依存するということは本発明者ら
の実験により始めて明らかとなった。このような格子不
整合、つまりｐ型りラット層の格子不整合が生じると、
ヘテロ成長においてミスフィツト転位等の結晶欠陥発生
の要因となる。また、活性層近傍に格子不整合かあるこ
とで、活性層に応力か加わり特性の劣化を引き起こすこ
とか考えられる。
（発明か解決しようとする課題）
このように従来、ＩｎＧａＡ７Ｐ系半導体材料を用いた
ダブルへテロ接合型の半導体レーザにおいては、格子整
合する気相組成で結晶成長を行っても成長温度に大きく
依存してｐ型グラッド層の格子不整合が生じ、素子特性
の劣化を招くと言う問題があった。
ダブルへテロ接合型の半導体レーザにおいては、格子整
合する気相組成で結晶成長を行っても成長温度に大きく
依存してｐ型グラッド層の格子不整合が生じ、素子特性
の劣化を招くと言う問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、ＩｎＧａＡＪＰ系材料を用いたダブ
ルへテロ接合部のｐ型クラット層における格子不整合の
問題をなくすことかでき、格子不整合に起因する結晶欠
陥の発生や活性層への応力印加等を抑制し、素子特性の
向上に寄与し得る半導体レーザの製造方法を提供するこ
とにある。
的とするところは、ＩｎＧａＡＪＰ系材料を用いたダブ
ルへテロ接合部のｐ型クラット層における格子不整合の
問題をなくすことかでき、格子不整合に起因する結晶欠
陥の発生や活性層への応力印加等を抑制し、素子特性の
向上に寄与し得る半導体レーザの製造方法を提供するこ
とにある。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子はｐ型ドープのＩｎＧａＡ！！Ｐの格子定
数か、成長温度を７００℃以下としたときアンドープあ
るいはｎ型ドープのＩｎＧａＡＡＰより大きくなること
に注目し、ｐ型りラット層形成時の気相組成をｐ型ドー
プによる格子定数の変化分を補償するように可変するこ
とにある。
数か、成長温度を７００℃以下としたときアンドープあ
るいはｎ型ドープのＩｎＧａＡＡＰより大きくなること
に注目し、ｐ型りラット層形成時の気相組成をｐ型ドー
プによる格子定数の変化分を補償するように可変するこ
とにある。
即ち本発明はＧａＡｓ基板上にＭ ＯＣＶ Ｄ法により
活性層をｎ型及びｐ型のクラット層ではさんだＩｎ
（Ｇａ Ａｊ！ ） Ｐ（０≦Ｘ≦１１−Ｙ
１−Ｘ Ｘ Ｙ Ｑ＜Ｙ＜１）系材料からなるダブルへテロ接合部を形成
する半導体レーザの製造方法において、前記ｐ型クラッ
ト層の成長に際して、成長温度を７００℃以下とし成長
温度に応して、該クラット層を構成する■族元素相互間
の原１比を可変し、前記ｒ］型ツクラット層形成時■族
元素相互間の原料比と変える（Ｉｎの供給割合を減らす
又はＡ４とＧａの供給割合を増す）ようにした方法であ
る。
活性層をｎ型及びｐ型のクラット層ではさんだＩｎ
（Ｇａ Ａｊ！ ） Ｐ（０≦Ｘ≦１１−Ｙ
１−Ｘ Ｘ Ｙ Ｑ＜Ｙ＜１）系材料からなるダブルへテロ接合部を形成
する半導体レーザの製造方法において、前記ｐ型クラッ
ト層の成長に際して、成長温度を７００℃以下とし成長
温度に応して、該クラット層を構成する■族元素相互間
の原１比を可変し、前記ｒ］型ツクラット層形成時■族
元素相互間の原料比と変える（Ｉｎの供給割合を減らす
又はＡ４とＧａの供給割合を増す）ようにした方法であ
る。
（作 用）
前述したＩｎＧａＡ４ＰｎＧａ用いたダブルへテロ構造
のｐ型１ ｎ型クラット層で格子不整合率か異なる現象
について、本発明者らか検討したところ、成長温度か７
００℃以上のときは従来報告されているようにｐ型Ｉｎ
ＧａＡβＰの格子定数差か負側にずれる、すなわちｐ型
層の格］一定数かアンドープ層あるいはｎ型トープ層の
それより小さくなっているか、成長温度を７００℃以下
としたときには全く逆に格子定数差か正側にすれること
か判明した。つまり、ＩｎＧａＡＪＰ系ダブルへテロ接
合型レーザでは、アンドープ又はｎ型トープ層では良好
なヘテロ成長かできても、ｐキト−プ層は不純物のドー
ピング及び成長温度によって格子定数か変化し、良好な
ヘテロ成長がてきないことになる。
のｐ型１ ｎ型クラット層で格子不整合率か異なる現象
について、本発明者らか検討したところ、成長温度か７
００℃以上のときは従来報告されているようにｐ型Ｉｎ
ＧａＡβＰの格子定数差か負側にずれる、すなわちｐ型
層の格］一定数かアンドープ層あるいはｎ型トープ層の
それより小さくなっているか、成長温度を７００℃以下
としたときには全く逆に格子定数差か正側にすれること
か判明した。つまり、ＩｎＧａＡＪＰ系ダブルへテロ接
合型レーザでは、アンドープ又はｎ型トープ層では良好
なヘテロ成長かできても、ｐキト−プ層は不純物のドー
ピング及び成長温度によって格子定数か変化し、良好な
ヘテロ成長がてきないことになる。
本発明では、成長温度を７００℃以下としたときのｐキ
ト−プ層の格子定数の増加を予め見越してｐ−１ｎＧａ
Ａ４Ｐクラッド層の形成時に格子定数を小さくする方向
に気相組成を可変する。具体的には、■族元素相互間の
原料供給比においてＩｎの供給割合を小さくする、又は
ＡＡとＧａの供給割合を大きくする。これにより、ｐ−
１ｎＧａＡ４Ｐクラッド層の格子不整合率の正側へのず
れを補償することができ、良好なヘテロ成長を行うこと
か可能となる。即ち、ＭＯＣＶＤ法によってダブルへテ
ロ構造を形成する際、ｎ型クラッド層、活性層は前記第
３図に示す特性図に基づいて気相組成を制御することに
より、格子整合した成長を行うことができる。次に、ｐ
型クラッド層を形成する場合、上記と同し気相組成では
成長温度を６３０℃、Ｚｎドーピングを７Ｘ１０１７ｃ
Ｉ１１−３としたときには格子不整合率はｎ型クラッド
層より正側に約０．２％程度ずれることになる。そこで
、気相組成を格子定数を小さくする方向に可変、例えば
Ｉｎを５％低下する又はＡＡとＧａを５９ｏ増加するこ
とで格子不整合率の正側へのずれを補償することかでき
、ｐ型クラット層も格子整合した良好な成長を行うこと
か可能となる。
ト−プ層の格子定数の増加を予め見越してｐ−１ｎＧａ
Ａ４Ｐクラッド層の形成時に格子定数を小さくする方向
に気相組成を可変する。具体的には、■族元素相互間の
原料供給比においてＩｎの供給割合を小さくする、又は
ＡＡとＧａの供給割合を大きくする。これにより、ｐ−
１ｎＧａＡ４Ｐクラッド層の格子不整合率の正側へのず
れを補償することができ、良好なヘテロ成長を行うこと
か可能となる。即ち、ＭＯＣＶＤ法によってダブルへテ
ロ構造を形成する際、ｎ型クラッド層、活性層は前記第
３図に示す特性図に基づいて気相組成を制御することに
より、格子整合した成長を行うことができる。次に、ｐ
型クラッド層を形成する場合、上記と同し気相組成では
成長温度を６３０℃、Ｚｎドーピングを７Ｘ１０１７ｃ
Ｉ１１−３としたときには格子不整合率はｎ型クラッド
層より正側に約０．２％程度ずれることになる。そこで
、気相組成を格子定数を小さくする方向に可変、例えば
Ｉｎを５％低下する又はＡＡとＧａを５９ｏ増加するこ
とで格子不整合率の正側へのずれを補償することかでき
、ｐ型クラット層も格子整合した良好な成長を行うこと
か可能となる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第５図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの製造
工程を示す断面図である。まず、第５図（ａ）に示す如
く、ｎ−ＧａＡｓ基板１１（Ｓｉトープ ３ Ｘ １０
１８ｃｍ−３）上にＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層１２（Ｓｉ ドープ３ Ｘ １０１８ｃｍ
”） 、厚さ１μｍのｎ−１ｎ０．５ （Ｇａ ＡＪ２ ） Ｐクラッド層１３０
．５ ０．５ ０．５ （Ｓ ｉ トープ： ５ Ｘ １０１７ｃｍ−”） 、
厚さ ０．１μｍのアンドープＩｎ Ｇａ Ｐ
活性層１４．厚０．５ ０．５ さ１μｍの ｐ−Ｉｎ （Ｇａ Ａ（！ ） Ｐ
クララ０．５ ０．５ ０．５ ０．５ト層１５
（Ｚｎドープ： ５ Ｘ １０１７ｃｍ−３） 、 厚
さ０．０５μｍのｐ−１ｎＧａＰキャップ層０．５
０．５ １６（Ｚｎトープ ７ ｘ １０１７ｃｍ−３）及び厚
さ１μｍのｎ−ＧａＡｓブロック層（電流阻止層）１７
（Ｓ１トープ： ２ Ｘ １０１８ｃｍ”）を連続成
長する。
工程を示す断面図である。まず、第５図（ａ）に示す如
く、ｎ−ＧａＡｓ基板１１（Ｓｉトープ ３ Ｘ １０
１８ｃｍ−３）上にＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層１２（Ｓｉ ドープ３ Ｘ １０１８ｃｍ
”） 、厚さ１μｍのｎ−１ｎ０．５ （Ｇａ ＡＪ２ ） Ｐクラッド層１３０
．５ ０．５ ０．５ （Ｓ ｉ トープ： ５ Ｘ １０１７ｃｍ−”） 、
厚さ ０．１μｍのアンドープＩｎ Ｇａ Ｐ
活性層１４．厚０．５ ０．５ さ１μｍの ｐ−Ｉｎ （Ｇａ Ａ（！ ） Ｐ
クララ０．５ ０．５ ０．５ ０．５ト層１５
（Ｚｎドープ： ５ Ｘ １０１７ｃｍ−３） 、 厚
さ０．０５μｍのｐ−１ｎＧａＰキャップ層０．５
０．５ １６（Ｚｎトープ ７ ｘ １０１７ｃｍ−３）及び厚
さ１μｍのｎ−ＧａＡｓブロック層（電流阻止層）１７
（Ｓ１トープ： ２ Ｘ １０１８ｃｍ”）を連続成
長する。
本実施例では成長温度を６３０℃としているか、ｐ型ク
ラッド層の成長に際してはＺｎトープによる格子不整合
率の正側へのシフト分０．２％を補正するために、ｎ型
７９７８層１３の■族原料供給−に対してＧａ、Ａ４は
変えずに、Ｉｎを５９０減少した気相組成Ｘｇ□とした
。他の層は前記第３図から格子整合する気相組成Ｘｇｏ
とした。たたし、ｐ−クラッド層における■族原料供給
量はＩｎを変えずに、ＡＪとＧａを５９６増加させても
同様の効果か得られる。
ラッド層の成長に際してはＺｎトープによる格子不整合
率の正側へのシフト分０．２％を補正するために、ｎ型
７９７８層１３の■族原料供給−に対してＧａ、Ａ４は
変えずに、Ｉｎを５９０減少した気相組成Ｘｇ□とした
。他の層は前記第３図から格子整合する気相組成Ｘｇｏ
とした。たたし、ｐ−クラッド層における■族原料供給
量はＩｎを変えずに、ＡＪとＧａを５９６増加させても
同様の効果か得られる。
次いて、ホトリソグラフィ技術を用い、第５図（ｂ）に
示す如く、電流ブロック層１７にストライプ状の溝を形
成する。この際ストライプ部ではｎ−ＧａＡｓは全てエ
ツチングされ、 ｐ−ＩｎＧａＰが表面に露出することになる。その後、
ＭＯＣＶＤ法により第５図（Ｃ）に示す如くｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１８（Ｚｎトープ ５×１０１８ｃｍ−
３）を再成長する。これ以降は、ｎ側及びｐ側にそれぞ
れ電極２１．２２を被着することにより、第２図に示す
如き内部電流狭窄型半導体レーザか完成することになる
。
示す如く、電流ブロック層１７にストライプ状の溝を形
成する。この際ストライプ部ではｎ−ＧａＡｓは全てエ
ツチングされ、 ｐ−ＩｎＧａＰが表面に露出することになる。その後、
ＭＯＣＶＤ法により第５図（Ｃ）に示す如くｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１８（Ｚｎトープ ５×１０１８ｃｍ−
３）を再成長する。これ以降は、ｎ側及びｐ側にそれぞ
れ電極２１．２２を被着することにより、第２図に示す
如き内部電流狭窄型半導体レーザか完成することになる
。
なお、電流ブロック層１７まての第１回目の結晶成長及
びキャップ層１８の第２回目の結晶成長には、第６図に
示す如き結晶成長炉を用いた。この図において２０はＧ
ａＡｓ基板或いは第１回目の成長後前記加工を施したエ
ビタキシャルウ！−’＼基板、３１は石英反応管、３２
はサセプタ、３３は高周波コイルを示している。そして
、第１回目の結晶成長における成長条件は、成長温度６
３００Ｃ１成長圧力２５Ｔｏ ｒ ｒ、総置ｍ １１２
／ ｍ ｉ ｎ 。
びキャップ層１８の第２回目の結晶成長には、第６図に
示す如き結晶成長炉を用いた。この図において２０はＧ
ａＡｓ基板或いは第１回目の成長後前記加工を施したエ
ビタキシャルウ！−’＼基板、３１は石英反応管、３２
はサセプタ、３３は高周波コイルを示している。そして
、第１回目の結晶成長における成長条件は、成長温度６
３００Ｃ１成長圧力２５Ｔｏ ｒ ｒ、総置ｍ １１２
／ ｍ ｉ ｎ 。
Ｖ／ＩＩＩ＝ ５００とした。また、第２回目の結晶成
長おける成長条件は、成長温度６３０℃、成長圧力５Ｑ
Ｔｏｒｒ、総流量ｐ ７ ｍ ｌｎとした。
長おける成長条件は、成長温度６３０℃、成長圧力５Ｑ
Ｔｏｒｒ、総流量ｐ ７ ｍ ｌｎとした。
作成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７図のようなプロファイルか得られた。
べたところ、第７図のようなプロファイルか得られた。
ＧａＡｓ基板１１．ｎ型及びｐ型のクラット層１３．１
５の回折ピークか略重なっており、格子不整合率はｎ型
クラッド層１３か十０．０２’、！９（Ｊ、 ｐ型り
ラット層１５は＋０ 、０１９６であった。このウェハ
から作成したレーザ素子は、スクリーニング試験でも目
立った劣化は見られず良好な特性を示した。また、同一
の条件で成長した数回の成長でも、両クラット層共に±
０．０５％以内の格子不整合率に制御されていた。
５の回折ピークか略重なっており、格子不整合率はｎ型
クラッド層１３か十０．０２’、！９（Ｊ、 ｐ型り
ラット層１５は＋０ 、０１９６であった。このウェハ
から作成したレーザ素子は、スクリーニング試験でも目
立った劣化は見られず良好な特性を示した。また、同一
の条件で成長した数回の成長でも、両クラット層共に±
０．０５％以内の格子不整合率に制御されていた。
かくして本実施例によれば、ダブルへテロ構造のｐ型り
ラッド層１５を形成する際に、Ｚｎｈピング及び成長温
度により格子定数か増加する分を、■族原料の供給比を
可変（Ｉｎ／Ｇａ、ＡＪ２を小さくする又はＧａ、Ａｊ
７／Ｉｎを大きくする）することに補償している。
ラッド層１５を形成する際に、Ｚｎｈピング及び成長温
度により格子定数か増加する分を、■族原料の供給比を
可変（Ｉｎ／Ｇａ、ＡＪ２を小さくする又はＧａ、Ａｊ
７／Ｉｎを大きくする）することに補償している。
このため、ｎ型７９７８層１３か格子整合する気相組成
と同一条件では格子不整合か生してしまうｐ型りラッド
層１５を、ＧａＡｓ基板１１と格子整合する条件で成長
することかでき、これにより良好なヘテロ成長を行うこ
とができる。従って、格子不整合に起因する結晶欠陥の
発生や活性層への応力印加等を抑制することかでき、作
製される半導体レーザの特性向上をはかることが可能と
なる。
と同一条件では格子不整合か生してしまうｐ型りラッド
層１５を、ＧａＡｓ基板１１と格子整合する条件で成長
することかでき、これにより良好なヘテロ成長を行うこ
とができる。従って、格子不整合に起因する結晶欠陥の
発生や活性層への応力印加等を抑制することかでき、作
製される半導体レーザの特性向上をはかることが可能と
なる。
なお、本発明は上述した各実施例方法に限定されるもの
ではない。実施例では、ｐ型不純物としてＺｎを用いた
が、これ以外にマグネシウムやカドミウム等の■族元素
を用いることもできる。そして、ｐ型りラット層を形成
する際に可変する■族元素間の原料供給比は、使用する
不純物の種類やドープ量等の条件に応して適宜定めれば
よい。また、素子構造は第２図に限るものではなく、活
性層をｎ型及びｐ型のクラッド層で挟んだＩｎ （
Ｇａ Ａβ ） Ｐ系のダブルヘテ１−Ｙ
ｌ−Ｘ Ｘ Ｙ ０接合部を有するものに適用することができる。
ではない。実施例では、ｐ型不純物としてＺｎを用いた
が、これ以外にマグネシウムやカドミウム等の■族元素
を用いることもできる。そして、ｐ型りラット層を形成
する際に可変する■族元素間の原料供給比は、使用する
不純物の種類やドープ量等の条件に応して適宜定めれば
よい。また、素子構造は第２図に限るものではなく、活
性層をｎ型及びｐ型のクラッド層で挟んだＩｎ （
Ｇａ Ａβ ） Ｐ系のダブルヘテ１−Ｙ
ｌ−Ｘ Ｘ Ｙ ０接合部を有するものに適用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することかできる。
て実施することかできる。
［発明の効果コ
以上詳述したように本発明によれば、成長温度を７００
℃以下としてｐ−クランド層を形成する際、Ｚロトービ
ングの効果で、ｎクラッド層が格子整合する気相組成と
同一条件では正側に格子不整か生じていたものを、Ｚｎ
ドーピングによる格子定数の変動分を補正するように気
相組成を変えることにより、ｎクラッド層と２２５７１
層の格子不整合を改善した良好なダブルへテロ構造を作
成することかできる。
℃以下としてｐ−クランド層を形成する際、Ｚロトービ
ングの効果で、ｎクラッド層が格子整合する気相組成と
同一条件では正側に格子不整か生じていたものを、Ｚｎ
ドーピングによる格子定数の変動分を補正するように気
相組成を変えることにより、ｎクラッド層と２２５７１
層の格子不整合を改善した良好なダブルへテロ構造を作
成することかできる。
第１図は成長温度に対する格子定数差の変化を示す特性
図、第２図は半導体レーザの概略構造を示す断面図、第
３図は気相組成に対する格子不整合の変化を示す特性図
、第４図はＸ線回折スペクトルを示す特性図、第５図は
半導体レーザの製造工程を示す断面図、第６図は結晶成
長炉の概略構成を図す断面図、第７図はＸ線回折スペク
トルを示す特性図である。 １１ ・・ｎ−Ｇ ａ Ａ ｓ基板、１２− ｎ −Ｇ
ａ Ａ ｓバッファ層、１３・・・ｎ−１ｎＧａＡＪ
Ｐクラット層、１４−１ ｎ Ｇ ａ Ｐ活性層、１５
− ｐ −１ｎＧａＡ７Ｐクラッド層、１６− ｐ −
１ｎ Ｇ ａ Ｐキヤツプ層、１７・・・ｎ−ＧａＡｓ
ブロック層（電流阻汁層）、１８・ｐ−〇ａＡｓコンタ
クト層、２０・・ｎ−ＧａＡｓ基板或いは１回目の成長
後のエピタキシャルウェハ ２１．２２・・電極、３】
石英反応管、３２・・サセプタ、３３・・・高周波コイ
ル。
図、第２図は半導体レーザの概略構造を示す断面図、第
３図は気相組成に対する格子不整合の変化を示す特性図
、第４図はＸ線回折スペクトルを示す特性図、第５図は
半導体レーザの製造工程を示す断面図、第６図は結晶成
長炉の概略構成を図す断面図、第７図はＸ線回折スペク
トルを示す特性図である。 １１ ・・ｎ−Ｇ ａ Ａ ｓ基板、１２− ｎ −Ｇ
ａ Ａ ｓバッファ層、１３・・・ｎ−１ｎＧａＡＪ
Ｐクラット層、１４−１ ｎ Ｇ ａ Ｐ活性層、１５
− ｐ −１ｎＧａＡ７Ｐクラッド層、１６− ｐ −
１ｎ Ｇ ａ Ｐキヤツプ層、１７・・・ｎ−ＧａＡｓ
ブロック層（電流阻汁層）、１８・ｐ−〇ａＡｓコンタ
クト層、２０・・ｎ−ＧａＡｓ基板或いは１回目の成長
後のエピタキシャルウェハ ２１．２２・・電極、３】
石英反応管、３２・・サセプタ、３３・・・高周波コイ
ル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 有機金属気相成長法を用いてＧａＡｓ基板 上に活性層をｎ型及びｐ型のクラッド層で挟んだＩｎ＿
１＿−＿Ｙ（Ｇａ＿１＿−＿ＸＡｌ＿Ｘ）ＹＰ系材料（
０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ＜１）からなるダブルヘテロ接合部
を形成する半導体レーザの製造方法において、ｐ型クラ
ッド層のアクセプタ不純物としてＺｎを用い、前記ｐ型
クラッド層の成長に際して、成長温度を７００℃以下と
し成長温度に応じて前記クラッド層を構成するIII族元
素相互間の原料供給比を前記ｎ型クラッド層形成時のI
II族元素相互間の原料供給比に対し、Ｉｎの供給割合を
小さくするか、あるいはＧａとＡｌの供給比を大きくす
ることを特徴とした半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25695590A JPH04137577A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25695590A JPH04137577A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04137577A true JPH04137577A (ja) | 1992-05-12 |
Family
ID=17299689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25695590A Pending JPH04137577A (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04137577A (ja) |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP25695590A patent/JPH04137577A/ja active Pending
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