JPH0574217B2 - - Google Patents
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- JPH0574217B2 JPH0574217B2 JP59117748A JP11774884A JPH0574217B2 JP H0574217 B2 JPH0574217 B2 JP H0574217B2 JP 59117748 A JP59117748 A JP 59117748A JP 11774884 A JP11774884 A JP 11774884A JP H0574217 B2 JPH0574217 B2 JP H0574217B2
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- epitaxial
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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-
- H—ELECTRICITY
- 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
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-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
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- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は発振光モード安定性、高光出力およ
び低閾値電流で動作する埋め込みヘテロ構造を有
する半導体レーザ（BHレーザ）素子や光導波路
の製造方法に関する。
び低閾値電流で動作する埋め込みヘテロ構造を有
する半導体レーザ（BHレーザ）素子や光導波路
の製造方法に関する。
（従来技術とその問題点）
BHレーザは光導波方向に沿つて棒状活性領域
の周囲を活性領域の禁制帯幅より広く、かつ屈折
率が小さな半導体結晶で囲んだ構造を有し、注入
キヤリアおよび導波光の両者の閉じ込めにおいて
きわめて優れいる。
の周囲を活性領域の禁制帯幅より広く、かつ屈折
率が小さな半導体結晶で囲んだ構造を有し、注入
キヤリアおよび導波光の両者の閉じ込めにおいて
きわめて優れいる。
従来のBHレーザの製造方法は極めて簡略化し
たAlGaAs化合物半導体から成る例について示せ
ば、第１図でａはｎ形GaAs基板１１上にｎ形ク
ラツドAlaGa1-aAs層１２、GaAs活性層１３１、
Ｐ形クラツドAlbGa1-bAs層１４を連続エピタキ
シヤル成長により多層ヘテロ構造を作り、その後
エツチング工程で第１図のｂに示すようなメサ形
ストライブ構造を作り、さらにエピタキシヤル成
長によりｎ形クラツドAlcGa1-cAs層１５１を成
長し第１図のｃの構造を作り出しているが、これ
では一連のエピタキシヤル成長をエツチング工程
をはさみ最低２回行う必要があり、第１のエピタ
キシヤル成長後のメサエツチング工程ではメサエ
ツチング側壁を含んだエツチング面の不純物等に
よる汚染、さらに第２のエピタキシヤル高温過程
による第１のエピタキシヤル結晶層の熱劣化等が
生じるためBHレーザの特性の低下および劣化の
原因、さらには製作再現性の悪い主原因となつて
いた。光導波路を作成する場合でも同じような問
題があつた。
たAlGaAs化合物半導体から成る例について示せ
ば、第１図でａはｎ形GaAs基板１１上にｎ形ク
ラツドAlaGa1-aAs層１２、GaAs活性層１３１、
Ｐ形クラツドAlbGa1-bAs層１４を連続エピタキ
シヤル成長により多層ヘテロ構造を作り、その後
エツチング工程で第１図のｂに示すようなメサ形
ストライブ構造を作り、さらにエピタキシヤル成
長によりｎ形クラツドAlcGa1-cAs層１５１を成
長し第１図のｃの構造を作り出しているが、これ
では一連のエピタキシヤル成長をエツチング工程
をはさみ最低２回行う必要があり、第１のエピタ
キシヤル成長後のメサエツチング工程ではメサエ
ツチング側壁を含んだエツチング面の不純物等に
よる汚染、さらに第２のエピタキシヤル高温過程
による第１のエピタキシヤル結晶層の熱劣化等が
生じるためBHレーザの特性の低下および劣化の
原因、さらには製作再現性の悪い主原因となつて
いた。光導波路を作成する場合でも同じような問
題があつた。
（発明の目的）
本発明の目的は低い閾値電流で動作し、発振光
モードの安定した高い光出力が得られるBHレー
ザや光導波路を製造するとき、エピタキシヤル成
長を１回の工程のみで行うことができかつ基本的
にはエツチング工程を必要としない製造方法を与
えることである。
モードの安定した高い光出力が得られるBHレー
ザや光導波路を製造するとき、エピタキシヤル成
長を１回の工程のみで行うことができかつ基本的
にはエツチング工程を必要としない製造方法を与
えることである。
（発明の構成）
本発明の骨子は、超格子層の上下に、その超格
子の実効的禁制帯幅（Eg1）に較べ禁制帯幅の大
きな結晶層（禁制帯幅Eg2）を配したいわゆるダ
ブル・ヘテロ構造ウエハの面内の一部領域にEg1
＜光子エネルギー＜Eg2の関係がある光子エネル
ギーを持つレーザによる照射を行い、照射部の超
格子をほぼ混晶化に導くことを特徴とする半導体
結晶の製造方法を与えるものである。
子の実効的禁制帯幅（Eg1）に較べ禁制帯幅の大
きな結晶層（禁制帯幅Eg2）を配したいわゆるダ
ブル・ヘテロ構造ウエハの面内の一部領域にEg1
＜光子エネルギー＜Eg2の関係がある光子エネル
ギーを持つレーザによる照射を行い、照射部の超
格子をほぼ混晶化に導くことを特徴とする半導体
結晶の製造方法を与えるものである。
（構成の詳細な説明）
この発明によるBHレーザあるいは光導波路の
極めて簡略化した代表的製造工程を第２図に示
す。第２図でａは基板と各エピタキシヤル成長層
の断面図であり、この構造のエピタキシヤル層は
Molecular Beam Epitaxy（MBE）法や
Metalorganic Chemical Vapor Deposition
（MOCVD）法などで容易に得ることができる。
極めて簡略化した代表的製造工程を第２図に示
す。第２図でａは基板と各エピタキシヤル成長層
の断面図であり、この構造のエピタキシヤル層は
Molecular Beam Epitaxy（MBE）法や
Metalorganic Chemical Vapor Deposition
（MOCVD）法などで容易に得ることができる。
AlGaAs系化合物半導体から成る例について示
せば、第２図でａはｎ形GaAs基板１１上にｎ形
AlaGa1-aAsクラツド層１２、AlAs／GaAs超格
子活性層１３２、Ｐ形AlbGa1-bAsクラツド層１
４を連続エピタキシヤル成長で多層ヘテロ構造を
作つたエピタキシヤル基板の断面図である。ここ
で活性層１３２はクラツド層１４、クラツド層１
２の半導体より実効的な禁制帯幅が小さな超格子
による層である。
せば、第２図でａはｎ形GaAs基板１１上にｎ形
AlaGa1-aAsクラツド層１２、AlAs／GaAs超格
子活性層１３２、Ｐ形AlbGa1-bAsクラツド層１
４を連続エピタキシヤル成長で多層ヘテロ構造を
作つたエピタキシヤル基板の断面図である。ここ
で活性層１３２はクラツド層１４、クラツド層１
２の半導体より実効的な禁制帯幅が小さな超格子
による層である。
まず本発明の製造方法の概念を示す。第２図で
ｂは前記エピタキシヤル層を持つ基板に対してエ
ピタキシヤル基板の上部より基板の左右の部分を
レーザ光Ｌでアニールしている状態を説明する断
面図である。このレーザ光の光子エネルギーEL
は、ｐ形クラツドAlbGa1-bAs層１４の半導体の
禁制帯幅のエネルギーをE14、AlAs／GaAs超格
子活性層１３２のそれをE132、またレーザ光でア
ニールされ合金化した後AldGa1-dAs化合物半導
体層１５２のそれをE152とするならばE132＜EL＜
E152＜E14の関係があり、かつレーザ光の全光出
力はAlAs／GaAs超格子活性層１３２を合金化し
AldGa1-dAs化合物半導体層１５２とするに十分
かつ適当なものとする。
ｂは前記エピタキシヤル層を持つ基板に対してエ
ピタキシヤル基板の上部より基板の左右の部分を
レーザ光Ｌでアニールしている状態を説明する断
面図である。このレーザ光の光子エネルギーEL
は、ｐ形クラツドAlbGa1-bAs層１４の半導体の
禁制帯幅のエネルギーをE14、AlAs／GaAs超格
子活性層１３２のそれをE132、またレーザ光でア
ニールされ合金化した後AldGa1-dAs化合物半導
体層１５２のそれをE152とするならばE132＜EL＜
E152＜E14の関係があり、かつレーザ光の全光出
力はAlAs／GaAs超格子活性層１３２を合金化し
AldGa1-dAs化合物半導体層１５２とするに十分
かつ適当なものとする。
第２図ｃはレーザ光によるアニールが完了した
エピタキシヤル基板の断面図であり、BHレーザ
や導波路の構造が完成している。実際のレーザ光
によるアニールはレーザ光を単にエピタキシヤル
基板表面上に照射し、掃引するのみでよいため、
マスクなどを必要とせず任意の形状や寸法のBH
レーザとそれにつづく導波路を基本的には１工程
で得ることができる。
エピタキシヤル基板の断面図であり、BHレーザ
や導波路の構造が完成している。実際のレーザ光
によるアニールはレーザ光を単にエピタキシヤル
基板表面上に照射し、掃引するのみでよいため、
マスクなどを必要とせず任意の形状や寸法のBH
レーザとそれにつづく導波路を基本的には１工程
で得ることができる。
次に実施例について詳細に説明する。
（実施例）
第３図に実施例としてこの発明の方法で作つた
BHレーザの断面図を示す。
BHレーザの断面図を示す。
第３図の構造は第２図のａと同等のエピタキシ
ヤル基板をMBE法により成長させ、その後
Chemical Vapor Deposition（CVD）法により
SiO2層１６を形成した。つまりまず、Siをドー
プしたｎ形GaAs基板１１上にSiを1018cm-3ドー
プしたｎ形クラツドAl0.37Ga0.63As層１２を
2.0μm成長し、引き続いてAlAs13Å、Siを３×
1017cm-3ドープしたGaAs22Åｎ形の超格子を29
周期、厚さ0.1μm成長し、最後にBeを５×1017cm
-3ドープしたｐ形Al0.37Ga0.67Asクラツド層１４
を厚さ1.5μm成長し、その後CVD法でSiO2層１
６を厚さ0.2μm形成した。
ヤル基板をMBE法により成長させ、その後
Chemical Vapor Deposition（CVD）法により
SiO2層１６を形成した。つまりまず、Siをドー
プしたｎ形GaAs基板１１上にSiを1018cm-3ドー
プしたｎ形クラツドAl0.37Ga0.63As層１２を
2.0μm成長し、引き続いてAlAs13Å、Siを３×
1017cm-3ドープしたGaAs22Åｎ形の超格子を29
周期、厚さ0.1μm成長し、最後にBeを５×1017cm
-3ドープしたｐ形Al0.37Ga0.67Asクラツド層１４
を厚さ1.5μm成長し、その後CVD法でSiO2層１
６を厚さ0.2μm形成した。
次に第２図のｂと同様にストライプ領域１３１
を残し、第３図中１５２で示す部分を波長6943
Å、出力4Wのルビーレーザでアニールした。
を残し、第３図中１５２で示す部分を波長6943
Å、出力4Wのルビーレーザでアニールした。
レーザ光によるアニールは、途中で何度かレー
ザの光出力を弱め、合金化が進んだAlGaAs化合
物半導体層からのPL法による観測でその発光
（PL）が1.8eV程度のエネルギーを持つ波長にな
つた時に終了した。この発光はAlの組成比で0.3
に相当し、超格子が完全に混晶化していないこと
を示しているが、キヤリアの閉じ込めには十分で
ある。また超格子活性層１３１の活性領域の幅は
2.0μmとした。
ザの光出力を弱め、合金化が進んだAlGaAs化合
物半導体層からのPL法による観測でその発光
（PL）が1.8eV程度のエネルギーを持つ波長にな
つた時に終了した。この発光はAlの組成比で0.3
に相当し、超格子が完全に混晶化していないこと
を示しているが、キヤリアの閉じ込めには十分で
ある。また超格子活性層１３１の活性領域の幅は
2.0μmとした。
こうして完成したウエハのストライプ領域の上
部のみを通常のリングラフイ法でSiO2層を取り
除き、その後表裏のオーミツクコンタクト１７，
１８を取り、ヘキ開法によりキヤビテイ長200μm
のBHレーザ素子とした。完成したBHレーザは
閾値電流20mA以下で発振し、また基本モード、
直流動作での発振出力が30mW程度のBHレーザ
が再現性良く得られる。
部のみを通常のリングラフイ法でSiO2層を取り
除き、その後表裏のオーミツクコンタクト１７，
１８を取り、ヘキ開法によりキヤビテイ長200μm
のBHレーザ素子とした。完成したBHレーザは
閾値電流20mA以下で発振し、また基本モード、
直流動作での発振出力が30mW程度のBHレーザ
が再現性良く得られる。
以上、実施例においてはAlGaAs化合物から成
るダブルヘテロBHレーザについて述べたが、本
製造方法は、他の材料たとえばInP−InGaAsP系
にも適用できることはもちろんである。また、実
施例においてｎ形とある所をｐ形に、ｐ形とある
所をｎ形と変え構造においても本製造方法により
BHレーザが達成できることは明らかである。
るダブルヘテロBHレーザについて述べたが、本
製造方法は、他の材料たとえばInP−InGaAsP系
にも適用できることはもちろんである。また、実
施例においてｎ形とある所をｐ形に、ｐ形とある
所をｎ形と変え構造においても本製造方法により
BHレーザが達成できることは明らかである。
（発明の効果）
以上の様に、本発明によれば１回の連続エピタ
キシヤル成長に引き続いてウエハ面内の一部スト
ライプ領域を除いてレーザ光によりアニールする
のみでよい為、エツチングで側壁を露出したとき
などに生じる外部からの不純物による汚染やたび
重なるエピタキシヤル高温過程による結晶層の熱
劣化等による特性の低下や劣化の必配もなく極め
て容易にBHレーザや光導波路を製造できること
がわかる。
キシヤル成長に引き続いてウエハ面内の一部スト
ライプ領域を除いてレーザ光によりアニールする
のみでよい為、エツチングで側壁を露出したとき
などに生じる外部からの不純物による汚染やたび
重なるエピタキシヤル高温過程による結晶層の熱
劣化等による特性の低下や劣化の必配もなく極め
て容易にBHレーザや光導波路を製造できること
がわかる。
第１図ａ，ｂ，ｃは従来形BHレーザの主要な
工程での基板の断面図、第２図ａ，ｂ，ｃは本発
明によるBHレーザの主要な工程での基板の断面
図、第３図は実施例としてAlGaAs化合物半導体
から成るBHレーザを共振器面より見た断面構造
を示す図である。 １１…ｎ形GaAs基板、１２…ｎ形クラツド
AlaGa1-aAs層、１３１…GaAs活性層、１３２…
AlAs／GaAs超格子活性層、１４…ｐ形クラツド
AlbGa1bAs層、１５１…ｎ形クラツドAlcGa1-c
As層、１５２…ｎ形クラツドAldGa1-dAs層また
は同等の禁制帯幅、屈折率を持ちレーザ光により
アニールされた超格子層、１６…SiO2層、１７，
１８…オーミツクコンタクト層。
工程での基板の断面図、第２図ａ，ｂ，ｃは本発
明によるBHレーザの主要な工程での基板の断面
図、第３図は実施例としてAlGaAs化合物半導体
から成るBHレーザを共振器面より見た断面構造
を示す図である。 １１…ｎ形GaAs基板、１２…ｎ形クラツド
AlaGa1-aAs層、１３１…GaAs活性層、１３２…
AlAs／GaAs超格子活性層、１４…ｐ形クラツド
AlbGa1bAs層、１５１…ｎ形クラツドAlcGa1-c
As層、１５２…ｎ形クラツドAldGa1-dAs層また
は同等の禁制帯幅、屈折率を持ちレーザ光により
アニールされた超格子層、１６…SiO2層、１７，
１８…オーミツクコンタクト層。
Claims (1)
- １ 超格子層の上下に、該超格子の実効的禁制帯
幅（Eg1）に較べ禁制帯幅大なる結晶層（禁制帯
幅Eg2）を配したいわゆるダブル・ヘテロ構造ウ
エハの面内の一部領域にEg1＜光子エネルギー＜
Eg2なる光子エネルギーを持つレーザによる照射
を行い照射部の超格子をほぼ混晶化に導くことを
特徴とする半導体結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59117748A JPS60262417A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59117748A JPS60262417A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262417A JPS60262417A (ja) | 1985-12-25 |
| JPH0574217B2 true JPH0574217B2 (ja) | 1993-10-18 |
Family
ID=14719333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59117748A Granted JPS60262417A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262417A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4731338A (en) * | 1986-10-09 | 1988-03-15 | Amoco Corporation | Method for selective intermixing of layered structures composed of thin solid films |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59117748A patent/JPS60262417A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60262417A (ja) | 1985-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |