JPH07202349A - Ｍｂｅ材結晶成長の分子線回折を利用した量子細線レーザーダイオードの製造方法 - Google Patents

Ｍｂｅ材結晶成長の分子線回折を利用した量子細線レーザーダイオードの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】容易に製造することができる量子細線レーザダ
イオードの製造方法を提供する。 【構成】第１の半導体層４の上に、微細な線の影マスク
６を形成し、このマスク６による分子線回折を利用し
て、第１の半導体層４の上に量子細線８を形成する。こ
の時、予め、量子細線８を傷つけることなく、選択的に
エッチングすることのできる材料によって層５を、マス
ク６と、第１の半導体層４との間に、形成しておく。こ
の量子細線８を形成した後、層５を選択的にエッチング
することにより、量子細線８にダメージを与えることな
く、マスク６と、マスク６上に形成される量子井戸層
８’とを取り除くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子が非常に小さい隙
間を通過する時現われる物理的現象である回折を利用し
たもので、特に、ＭＢＥ方法により微細な線の影マスク
による分子線回折を利用した量子細線レーザーダイオー
ドを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、量子細線は、各種基板上にＶ
形態の溝（ｇｒｏｏｖｅ）を形成して、このように形成
された溝上に多量子ウエルを成長させて製造されるが、
この時、上記Ｖ形溝の底部と側部の間の成長率差により
製作される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように製作された
量子細線は、その仕上げとして周辺に形成された多量子
ウエルを除くためのもう一回の難しいエッチング工程が
行なわれなければならないという問題点がある。
【０００４】上記問題点を解決するために、本発明の目
的は、ＭＢＥ材結晶成長の分子線回折を利用した量子細
線レーザーダイオードの製造方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【実施例】以下、添付された図面に基づいて、本発明の
詳細な説明を述べる。
【０００６】図１〜１４は本発明による製造工程（Ａ〜
Ｌ）を示したものである。本発明では、量子細線レーザ
ーダイオード構造を成長させるガリウム砒素基板１の上
に、図１の（Ａ）に示すように、量子細線レーザーダイ
オードのｎ型抵抗性接触層のｎ+−ＧａＡｓ層２を成長
させ、その上に、一般的なレーザーダイオードの場合と
同様に、Ｓｉ不純物を大量添加させてｎ型のクレイジン
グ（ｃｒａｄｉｎｇ）層であるｎ+−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａ
ｓ層３と量子細線レーザーダイオードの発光層と上記ク
レイジング層５の間のｎ型エネルギーバンド傾斜層のｎ
+−Ａｌ0.6-0.3Ｇａ0.4-0.7Ａｓ層４を成長させる。こ
れは、量子細線レーザーダイオードのｐ−ｉ−ｎ接合の
ｎ型を形成するためである。
【０００７】上記ｎ+−Ａｌ0.6-0.3Ｇａ0.4-0.7Ａｓ層
４の上に、量子細線構造を、（Ａ）工程から（Ｆ）工程
までに示すようにして製作する。そのために用いられる
影回折マスク６と量子細線８が製作される面との距離を
調節し、マスクが影回折マスク６になるためのＡｌＡｓ
のみの選択的エッチングのための層としてｉ−ＡｌＡｓ
層５を成長させ、この上に、影回折マスクになるｉ−Ｇ
ａＡｓ層６を成長させる。
【０００８】この時、上記ｉ−ＡｌＡｓ層５とｉ−Ｇａ
Ａｓ層６は、量子細線を製作し、取り除くべき層で不純
物を添加する必要がない。
【０００９】上記ｉ−ＧａＡｓ層６を回折マスクに形成
するために、上記ｉ−ＧａＡｓ層６の上に第１感光膜
（ＰＲ）層７を塗布する。
【００１０】次に、図２は上記図１の第１感光膜７を利
用して回折マスクが形成された断面図である。（Ｂ）工
程では、非常に狭い電子線で上記第１感光膜７の所定部
分を感光して取り除き、この感光膜７を利用して回折マ
スクを形成するため、これをＧａＡｓのエッチング溶液
（ＨＣｌ）に浸して、上記ｉ−ＧａＡｓ層６に微細な線
の隙間２１を形成させる。
【００１１】（Ｃ）工程（図３）では、上記被覆されて
いる第１感光膜７を全部取り除く工程であり、図３はそ
の結果である断面図を示す。
【００１２】（Ｄ）工程（図４）では、上記ｉ−ＡｌＡ
ｓ層５のみのエッチング溶液であるＨＣｌに浸して上記
ｉ−ＧａＡｓ層６の下のｉ−ＡｌＡｓ層５を所定部分エ
ッチングして、ｉ−ＧａＡｓ層６を影マスクに形成す
る。
【００１３】（Ｅ）工程（図５）では、上記図４の構造
をＭＢＥ（分子線エピタキシー）装置に入れ、その上に
多量子ウエル８′を成長させる。この時、上記ｉ−Ｇａ
Ａｓ層６マスク上には多量子ウエル８′が成長される
が、微細線があけられているｎ型エネルギーバンド傾斜
面４の上には、微細な隙間２１を通過した分子が回折し
て広がるので、中央部がふくらんだ量子細線８が形成さ
れる。
【００１４】（Ｆ）工程（図６）では、上記（Ｅ）工程
で形成された構造を、再びＡｌＡｓのみのエッチング溶
液（ＨＣｌ）に浸して、上記ｉ−ＡｌＡｓ層５を全部取
り除く。従って、その上のすべての層（５，６，８′）
が一挙に取り除かれ、量子細線８が残るようになる。図
６はその断面図を示す。図７は、上記量子細線８のみを
拡大した断面図である。
【００１５】この上に、図８のように、量子細線レーザ
ーダイオードのｐ型エネルギーバンド傾斜層であるｐ+
−Ａｌ0.6-0.3Ｇａ0.4-0.7Ａｓ層９を成長させ（Ｇ工
程）、図９のように、量子細線レーザーダイオードのｐ
型クレイジング（ｃｒａｄｉｎｇ）層であるｐ+−Ａｌ
0.6Ｇａ0.4Ａｓ層１０を成長させた後、量子細線レーザ
ーダイオードのｐ型抵抗性接触のためのｐ+−ＧａＡｓ
層１１を成長させる。このように形成された量子細線レ
ーザーダイオード構造のエピ層を形成するために、第２
感光膜（ＰＲ）層１２を塗布して、図１０のようにエッ
チングされる部分を除いてエッチングされて残った感光
膜（ＰＲ）層１３を形成する（Ｈ工程、Ｉ工程）。
【００１６】そして、上記感光膜１３を利用して、図１
１に示すように、ｎ+−ＧａＡｓ層２まで残してエッチ
ングし（Ｊ工程）、図１２においてと同様に、上記エッ
チングされて残った感光膜１３を全部取り除いて素子を
形成する（Ｋ工程）。
【００１７】このように作製された上記素子にリード線
を連結するために、図１３のように、上記ｎ+−ＧａＡ
ｓ層２上にはｎ型金属１４を、上記ｐ+−ＧａＡｓ層１
１上にはｐ型金属１５を各々蒸着させて、抵抗性接触金
属を形成させる（Ｌ工程）。
【００１８】図１４は、上記工程によって完成された量
子細線レーザーダイオードの様子を示す。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明は、従来技術にお
ける量子細線周辺に形成された多量子ウエルを取り除く
ためのもう一つのエッチング工程を省いて、エッチング
工程を簡単に行なうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図２】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図３】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図４】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図５】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図６】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図７】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の量子細線８の構造を説明するための部分側面図。
【図８】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図９】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオード
の製造工程を説明するための側面図。
【図１０】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオー
ドの製造工程を説明するための側面図。
【図１１】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオー
ドの製造工程を説明するための側面図。
【図１２】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオー
ドの製造工程を説明するための側面図。
【図１３】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオー
ドの側面図。
【図１４】本発明の一実施例の量子細線レーザダイオー
ドの斜視図。
【符号の説明】
１…ガリウム砒素基板、２…ｎ+−ＧａＡｓ層、３…ｎ+
−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層、４…Ｎ+−Ａｌ0.6-0.3Ｇａ
0.4-0.7Ａｓ層、５…ｉ−ＡｌＡｓ層、６…ｉ−ＧａＡ
ｓ層、７…第１感光膜（ＰＲ）層、８…量子細線、８′
…多量子ウエル、９…ｐ+−Ａｌ0.6-0.3Ｇａ0.4-0.7Ａ
ｓ層、１０…ｐ+−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層、１１…ｐ+−
ＧａＡｓ層、１２…第２感光膜（ＰＲ）層、１３…エッ
チングされて残った感光膜（ＰＲ）層、１４…ｎ型金
属、１５…ｐ型金属層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガリウム砒素基板（１）上に、順次に、
    ｎ型抵抗性接触層のｎ+−ＧａＡｓ層（２）、クレイジ
    ング（ｃｒａｄｉｎｇ）層（３）、ｎ型エネルギーバン
    ド傾斜層（４）、選択的エッチングのためのｉ−ＡｌＡ
    ｓ層（５）、影回折マスク用ｉ−ＧａＡｓ層（６）、上
    記ｉ−ＧａＡｓ層（６）を回折マスクに形成するための
    第１感光膜（７）を形成する工程（Ａ）と、 上記第１感光膜（７）の所定部分を感光させて取り除い
    た後、エッチング溶液によって、上記ｉ−ＧａＡｓ層
    （６）に微細な線隙間を形成し、上記第１感光膜（７）
    を取り除く工程（Ｂ，Ｃ）と、 上記ｉ−ＡｌＡｓ層（５）のみのエッチング溶液によっ
    て上記ｉ−ＧａＡｓ層（６）の下の所定部分ｉ−ＡｌＡ
    ｓ層（５）をエッチングして、上記ｉ−ＧａＡｓ層
    （６）を影マスクに形成する工程（Ｄ）と、 上記（Ｄ）工程において得られた構造において、ＭＢＥ
    方法によって、上記ｉ−ＧａＡｓ層（６）上に多量子ウ
    エル（８′）と上記ｎ型エネルギーバンド傾斜層（４）
    の上に量子細線（８）を各々形成し、エッチング溶液に
    よって上記ｉ−ＡｌＡｓ層（５）を含む上記層（６，
    ８′）を取り除く工程（Ｅ，Ｆ）と、 上記量子細線（８）上にｐ型エネルギーバンド傾斜層
    （９）、ｐ型クレイジング（ｃｒａｄｉｎｇ）層（１
    ０）、ｐ型抵抗性接触のためのｐ+−ＧａＡｓ層（１
    １）、エピ層を形成するための第２感光膜（１２）を順
    次に形成した後、この第２感光膜（１２）がエッチング
    されて残った感光膜（１３）を形成する工程（Ｇ，Ｈ，
    Ｉ）と、 上記感光膜（１３）を利用して上記ｎ+−ＧａＡｓ層
    （２）まで残してエッチングした後、この感光膜（１
    ３）を取り除く工程（Ｊ，Ｋ）と、 上記ｎ+−ＧａＡｓ層（２）及び上記ｐ+−ＧａＡｓ層
    （１１）上各々にｎ型金属（１４）及びｐ型金属（１
    ５）を形成する工程（Ｌ）とを含むＭＢＥ材結晶成長の
    分子線回折を利用した量子細線レーザーダイオードの製
    造方法。
  2. 【請求項２】 第１項において、 上記量子細線（８）は、微細な隙間を有し、中央部がふ
    くらんだ断面形状に形成することを特徴とするＭＢＥ材
    結晶成長の分子線回折を利用した量子細線レーザーダイ
    オードの製造方法。
  3. 【請求項３】基板上に第１の半導体層を形成する第１の
    工程と、 前記第１の半導体層の上に、第２の層を形成する第２の
    工程と、 前記第２の層の上に、第３の層を形成する第３の工程
    と、 前記第３の層に、エッチングにより細線状の隙間を設け
    る第４の工程と、 前記第２の層のみをエッチングする物質を用いて、前記
    第２の層をエッチングすることにより、前記第１の半導
    体層の一部を露出させる第５の工程と、 前記第３の層の上から分子線を照射して、前記第３の層
    の隙間を通過した分子線により、前記第５の工程で露出
    させた第１の半導体層の上に、量子細線を、前記第３の
    層の上に、量子井戸構造層を、それぞれ形成する第６の
    工程と、 前記第２の層のみをエッチングする物質を用いて、前記
    第２の層をエッチングすることにより、前記第２の層
    と、前記第３の層と、前記量子井戸構造層とを取り除く
    第７の工程と、 前記量子細線の上に、第４の半導体層を形成する第８の
    工程とを有することを特徴とする量子細線半導体レーザ
    ダイオードの製造方法。
  4. 【請求項４】請求項３において、前記第１の半導体層
    は、ＡｌＧａＡｓで形成され、前記第２の層は、ＡｌＡ
    ｓで形成されていることを特徴とする量子細線半導体レ
    ーザダイオードの製造方法。
  5. 【請求項５】請求項３において、前記第１の工程は、抵
    抗性接触を形成するための層、第１クラッド層、エネル
    ギーバンドが傾斜した層を積層して形成することによ
    り、３層構造の前記第１の半導体層を形成する工程であ
    り、 前記第８の工程は、エネルギーバンドの傾斜した層、第
    ２クラッド層、抵抗性接触を形成するための層を積層し
    て形成することにより、３層構造の前記第４の半導体層
    を形成する工程であることを特徴とする量子細線レーザ
    ダイオードの製造方法。
  6. 【請求項６】基板上に配置された第１の半導体層と、前
    記第１の半導体層の上に配置された量子細線と、前記量
    子細線を覆うように配置された第２の半導体層とを有
    し、 前記量子細線は、その１つの断面における厚さが中央部
    で厚く、端部で薄いことを特徴とする量子細線半導体レ
    ーザダイオード。
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