JPH07297488A - 半導体薄膜結晶の製造方法および半導体レーザ - Google Patents
半導体薄膜結晶の製造方法および半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH07297488A JPH07297488A JP8436094A JP8436094A JPH07297488A JP H07297488 A JPH07297488 A JP H07297488A JP 8436094 A JP8436094 A JP 8436094A JP 8436094 A JP8436094 A JP 8436094A JP H07297488 A JPH07297488 A JP H07297488A
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- Japan
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- thin film
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- semiconductor thin
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】化合物半導体薄膜結晶の成長中に、電子または
特定元素のイオンなどの荷電粒子を、電界または磁界を
用いた偏向装置を用いて任意の形状の特定領域に照射す
ることにより、その領域を高抵抗領域とする。 【効果】半導体レーザの電流狭窄層を結晶成長中に形成
することが可能となり、高性能な半導体レーザを実現で
きる。
特定元素のイオンなどの荷電粒子を、電界または磁界を
用いた偏向装置を用いて任意の形状の特定領域に照射す
ることにより、その領域を高抵抗領域とする。 【効果】半導体レーザの電流狭窄層を結晶成長中に形成
することが可能となり、高性能な半導体レーザを実現で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体薄膜結晶の製造
方法および半導体レーザに関する。
方法および半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体を用いた半導体レーザで
は、発振の横モード制御のために、クラッド層または活
性層に高抵抗の電流狭窄層を設け、ストライプ構造を形
成しているものがある。この電流狭窄層のように、結晶
成長している平面内で任意の形状の高抵抗領域を形成す
るには、従来、ダブルヘテロ構造などの積層構造を形成
した後の薄膜結晶に対して再成長やイオン打ち込みなど
の工程を行う必要があった。
は、発振の横モード制御のために、クラッド層または活
性層に高抵抗の電流狭窄層を設け、ストライプ構造を形
成しているものがある。この電流狭窄層のように、結晶
成長している平面内で任意の形状の高抵抗領域を形成す
るには、従来、ダブルヘテロ構造などの積層構造を形成
した後の薄膜結晶に対して再成長やイオン打ち込みなど
の工程を行う必要があった。
【０００３】例えば、半導体レーザの製造では以下に示
すような工程が行われている。まず結晶成長装置内でｎ
型基板上にｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層を
順次形成する。その後、結晶を結晶成長装置から取り出
してフォトリソグラフィ工程，エッチング工程によりｐ
型クラッド層の一部を所望の形状に除去する。その後、
再び結晶成長装置で高抵抗の電流狭窄層を再成長する。
この方法では、工程が複雑になるだけではなく、再成長
面の平坦性や、再成長界面によるレーザ素子特性の劣化
が問題となっていた。特に可視領域のII−VI族化合物半
導体レーザにおいては、エッチング技術，再成長技術に
問題が多く、高性能な半導体レーザは実現されていな
い。
すような工程が行われている。まず結晶成長装置内でｎ
型基板上にｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層を
順次形成する。その後、結晶を結晶成長装置から取り出
してフォトリソグラフィ工程，エッチング工程によりｐ
型クラッド層の一部を所望の形状に除去する。その後、
再び結晶成長装置で高抵抗の電流狭窄層を再成長する。
この方法では、工程が複雑になるだけではなく、再成長
面の平坦性や、再成長界面によるレーザ素子特性の劣化
が問題となっていた。特に可視領域のII−VI族化合物半
導体レーザにおいては、エッチング技術，再成長技術に
問題が多く、高性能な半導体レーザは実現されていな
い。
【０００４】同様の構造は、結晶成長後のイオン打ち込
みによっても形成できるが、この場合、マスクパターン
の形成とイオン打ち込み後の熱アニールの工程が必要と
なり、高抵抗層の抵抗値や深さの制御も困難であった。
みによっても形成できるが、この場合、マスクパターン
の形成とイオン打ち込み後の熱アニールの工程が必要と
なり、高抵抗層の抵抗値や深さの制御も困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、再成
長やイオン打ち込みのような工程を用いずに、半導体薄
膜結晶成長中に、例えば、半導体レーザの電流狭窄層の
ような任意の形状の高抵抗領域を形成することは困難で
あった。
長やイオン打ち込みのような工程を用いずに、半導体薄
膜結晶成長中に、例えば、半導体レーザの電流狭窄層の
ような任意の形状の高抵抗領域を形成することは困難で
あった。
【０００６】本発明の目的は、結晶成長中に任意の形状
の高抵抗領域を形成する半導体薄膜結晶の製造方法、お
よびそれを用いた半導体レーザを提供することにある。
の高抵抗領域を形成する半導体薄膜結晶の製造方法、お
よびそれを用いた半導体レーザを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため、半導体薄膜結晶の低抵抗層の成長中に、
電子または特定元素のイオンなどの荷電粒子を、任意の
形状の特定領域に照射することにより、その領域を高抵
抗領域とすることを特徴とする。結晶成長している半導
体中のｎ型もしくはｐ型のドーパントは、電子または特
定元素のイオンなどの荷電粒子の照射により不活性とな
るため、前記荷電粒子が照射された領域の半導体結晶の
抵抗値は高くなる。
解決するため、半導体薄膜結晶の低抵抗層の成長中に、
電子または特定元素のイオンなどの荷電粒子を、任意の
形状の特定領域に照射することにより、その領域を高抵
抗領域とすることを特徴とする。結晶成長している半導
体中のｎ型もしくはｐ型のドーパントは、電子または特
定元素のイオンなどの荷電粒子の照射により不活性とな
るため、前記荷電粒子が照射された領域の半導体結晶の
抵抗値は高くなる。
【０００８】また、半導体薄膜の製造方法において、荷
電粒子を任意の形状の領域に照射する方法として、電界
もしくは磁界を用いた偏向装置を用いることを特徴とす
る。
電粒子を任意の形状の領域に照射する方法として、電界
もしくは磁界を用いた偏向装置を用いることを特徴とす
る。
【０００９】例えば、ＺｎＳｅの結晶成長において、活
性化窒素をドーピング原料として導入することにより窒
素が有効にアクセプタとして作用しｐ型伝導が得られる
が、窒素イオンあるいは水素イオンを同時に導入すると
窒素がアクセプタとして作用しなくなるため結晶は高抵
抗となる。ここで、電界や磁界により該イオンを偏向し
て走査しながら導入することにより、ｐ型領域の中に任
意の形状で高抵抗領域を形成することが可能となる。
性化窒素をドーピング原料として導入することにより窒
素が有効にアクセプタとして作用しｐ型伝導が得られる
が、窒素イオンあるいは水素イオンを同時に導入すると
窒素がアクセプタとして作用しなくなるため結晶は高抵
抗となる。ここで、電界や磁界により該イオンを偏向し
て走査しながら導入することにより、ｐ型領域の中に任
意の形状で高抵抗領域を形成することが可能となる。
【００１０】
【作用】本発明によれば、半導体薄膜成長中に任意な形
状の特定領域を高抵抗領域にすることができ、高性能な
半導体レーザが実現できる。
状の特定領域を高抵抗領域にすることができ、高性能な
半導体レーザが実現できる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明において半導体レーザの作製
に用いた分子線エピタキシー装置のブロック図である。
成長室１は排気系により超高真空に排気されている。成
長室内には、基板加熱ヒータ２と複数の分子線源４，
５，活性化ドーピング源６，電子／イオン源７および電
源９が備わっている。電子／イオン源７と基板３の間に
は、発生した電子またはイオンを引き出すために必要な
数Ｖから数十ｋＶの電位差を印加することが可能であ
る。また、電子／イオン源７の出射口付近には、電界ま
たは磁界を印加することにより電子またはイオンをＸ，
Ｙ方向に１００mmの範囲で偏向させる偏向装置８があ
る。これにより、電子またはイオンを走査させて基板３
上に任意の形状で照射することが可能である。
に用いた分子線エピタキシー装置のブロック図である。
成長室１は排気系により超高真空に排気されている。成
長室内には、基板加熱ヒータ２と複数の分子線源４，
５，活性化ドーピング源６，電子／イオン源７および電
源９が備わっている。電子／イオン源７と基板３の間に
は、発生した電子またはイオンを引き出すために必要な
数Ｖから数十ｋＶの電位差を印加することが可能であ
る。また、電子／イオン源７の出射口付近には、電界ま
たは磁界を印加することにより電子またはイオンをＸ，
Ｙ方向に１００mmの範囲で偏向させる偏向装置８があ
る。これにより、電子またはイオンを走査させて基板３
上に任意の形状で照射することが可能である。
【００１２】図２は、本発明により作製した半導体レー
ザの断面図である。この半導体レーザは、図１とほぼ同
様の構成の分子線エピタキシ装置により形成される。そ
の方法を以下に述べる。成長室内には、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃ
ｄ，Ｓ，Ｓｅ，ＺｎＣｌ2 の各分子線源と、窒素の活性
化ドーピング源を備えている。また、窒素をイオン化す
るイオン源と磁界によりイオンを偏向する偏向装置を備
えている。ｎ型GaAs（００１）基板１０上に基板温度２
８０℃で、まず、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅ，ＺｎＣｌ2 の
各分子線を照射してＣｌドープｎ型Ｚｎ0.8Ｍｇ0.2Ｓ
0.2Ｓｅ0.8クラッド層１１（厚さ２μｍ）およびＣｌド
ープｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92ガイド層１２（０.５μｍ
）を形成する。次に、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｅの各分子線に
よりＺｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ活性層１３（１００Å）を形成
する。さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの各分子線および
活性化窒素によりＮドープｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92ガイ
ド層１４（０.５μｍ）、Ｎドープｐ型Ｚｎ0.8Ｍｇ0.2
Ｓ0.2Ｓｅ0.8 クラッド層１５（２μｍ）およびＮドー
プｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１６（０.５μｍ ）を形成
する。
ザの断面図である。この半導体レーザは、図１とほぼ同
様の構成の分子線エピタキシ装置により形成される。そ
の方法を以下に述べる。成長室内には、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃ
ｄ，Ｓ，Ｓｅ，ＺｎＣｌ2 の各分子線源と、窒素の活性
化ドーピング源を備えている。また、窒素をイオン化す
るイオン源と磁界によりイオンを偏向する偏向装置を備
えている。ｎ型GaAs（００１）基板１０上に基板温度２
８０℃で、まず、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅ，ＺｎＣｌ2 の
各分子線を照射してＣｌドープｎ型Ｚｎ0.8Ｍｇ0.2Ｓ
0.2Ｓｅ0.8クラッド層１１（厚さ２μｍ）およびＣｌド
ープｎ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92ガイド層１２（０.５μｍ
）を形成する。次に、Ｚｎ，Ｃｄ，Ｓｅの各分子線に
よりＺｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ活性層１３（１００Å）を形成
する。さらに、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｓ，Ｓｅの各分子線および
活性化窒素によりＮドープｐ型ＺｎＳ0.08Ｓｅ0.92ガイ
ド層１４（０.５μｍ）、Ｎドープｐ型Ｚｎ0.8Ｍｇ0.2
Ｓ0.2Ｓｅ0.8 クラッド層１５（２μｍ）およびＮドー
プｐ型ＺｎＳｅコンタクト層１６（０.５μｍ ）を形成
する。
【００１３】このとき、このｐ型クラッド層１５の成長
開始時から窒素イオンを同時に照射し、偏向装置により
窒素イオンを走査して幅１０μｍの線状の非照射領域を
形成する。窒素イオンの照射部分は、活性化窒素源から
膜中に取り込まれた窒素が不活性となるため高抵抗とな
り、電流狭窄層１９が形成される。一方、窒素イオンの
非照射部分は膜中に取り込まれた窒素が活性となるため
低抵抗となる。この結果、幅１０μｍの低抵抗なストラ
イプが形成され、このストライプ領域の下部の活性層が
発光領域となり、横モード制御が可能となる。窒素イオ
ンの照射は電流狭窄層１９の厚さが０.５μｍ 程度とな
るまでで十分である。ｐ型クラッド層形成後、ｎ側オー
ミック電極１７およびｐ側オーミック電極１８を形成
し、ストライプ方向に長さ１mmでへき開し、端面反射膜
を形成することにより半導体レーザが作製できる。
開始時から窒素イオンを同時に照射し、偏向装置により
窒素イオンを走査して幅１０μｍの線状の非照射領域を
形成する。窒素イオンの照射部分は、活性化窒素源から
膜中に取り込まれた窒素が不活性となるため高抵抗とな
り、電流狭窄層１９が形成される。一方、窒素イオンの
非照射部分は膜中に取り込まれた窒素が活性となるため
低抵抗となる。この結果、幅１０μｍの低抵抗なストラ
イプが形成され、このストライプ領域の下部の活性層が
発光領域となり、横モード制御が可能となる。窒素イオ
ンの照射は電流狭窄層１９の厚さが０.５μｍ 程度とな
るまでで十分である。ｐ型クラッド層形成後、ｎ側オー
ミック電極１７およびｐ側オーミック電極１８を形成
し、ストライプ方向に長さ１mmでへき開し、端面反射膜
を形成することにより半導体レーザが作製できる。
【００１４】このようにして作製した半導体レーザは、
室温において４Ｖの直流電圧を印加することにより波長
５１５ｎｍでレーザ発振を実現し、その寿命は１万時間
を超えるものであった。
室温において４Ｖの直流電圧を印加することにより波長
５１５ｎｍでレーザ発振を実現し、その寿命は１万時間
を超えるものであった。
【００１５】本実施例では、II−VI族化合物半導体に対
して窒素イオンを照射することにより高抵抗化を実現し
たが、窒素イオンの代わりに酸素イオンや水素イオン，
電子を照射した場合にも同様の効果が達成できる。
して窒素イオンを照射することにより高抵抗化を実現し
たが、窒素イオンの代わりに酸素イオンや水素イオン，
電子を照射した場合にも同様の効果が達成できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、半導体薄膜成長中に任
意の形状の特定領域を高抵抗領域にすることができ、高
性能な半導体レーザが実現できる。
意の形状の特定領域を高抵抗領域にすることができ、高
性能な半導体レーザが実現できる。
【図１】本発明の一実施例に用いた分子線エピタキシー
装置のブロック図。
装置のブロック図。
【図２】本発明の一実施例の半導体レーザの断面図。
１０…ｎ型ＧａＡｓ基板、１１…ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層、１２…ｎ型ＺｎＳＳｅガイド層、１３…Ｚｎ
ＣｄＳｅ活性層、１４…ｐ型ＺｎＳＳｅガイド層、１５
…ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、１６…ｐ型ＺｎＳｅ
コンタクト層、１７…ｎ側オーミック電極、１８…ｐ側
オーミック電極、１９…高抵抗ZnMgSSe電流狭窄層。
ラッド層、１２…ｎ型ＺｎＳＳｅガイド層、１３…Ｚｎ
ＣｄＳｅ活性層、１４…ｐ型ＺｎＳＳｅガイド層、１５
…ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、１６…ｐ型ＺｎＳｅ
コンタクト層、１７…ｎ側オーミック電極、１８…ｐ側
オーミック電極、１９…高抵抗ZnMgSSe電流狭窄層。
Claims (5)
- 【請求項１】半導体薄膜結晶成長中に、電子または特定
元素のイオンなどの荷電粒子を、任意の形状の特定領域
に照射することにより、その照射領域を高抵抗領域とす
ることを特徴とする半導体薄膜結晶の製造方法。 - 【請求項２】請求項１において、電界もしくは磁界を用
いた偏向装置により、荷電粒子を任意の形状の特定領域
に照射する半導体薄膜結晶の製造方法。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記半導体薄
膜結晶がII−VI族化合物半導体である半導体薄膜結晶の
製造方法。 - 【請求項４】請求項３において、前記荷電粒子として、
窒素イオン，酸素イオン，水素イオンまたは電子を照射
する半導体薄膜結晶の製造方法。 - 【請求項５】請求項１記載の方法により、電流狭窄層を
形成したことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8436094A JPH07297488A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 半導体薄膜結晶の製造方法および半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8436094A JPH07297488A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 半導体薄膜結晶の製造方法および半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297488A true JPH07297488A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13828362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8436094A Pending JPH07297488A (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 半導体薄膜結晶の製造方法および半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07297488A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117678053A (zh) * | 2021-07-29 | 2024-03-08 | 信越半导体株式会社 | 半导体器件用基板及其制造方法 |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP8436094A patent/JPH07297488A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117678053A (zh) * | 2021-07-29 | 2024-03-08 | 信越半导体株式会社 | 半导体器件用基板及其制造方法 |
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