JPH0773144B2 - 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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- JPH0773144B2 JPH0773144B2 JP5038246A JP3824693A JPH0773144B2 JP H0773144 B2 JPH0773144 B2 JP H0773144B2 JP 5038246 A JP5038246 A JP 5038246A JP 3824693 A JP3824693 A JP 3824693A JP H0773144 B2 JPH0773144 B2 JP H0773144B2
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、（ＡｌxＧａ1-x）yＩ
ｎ1-yＰ半導体レーザの製造方法に関するものであり、
特に閾値電流の低減、温度特性の改善、信頼性の向上に
関する。
ｎ1-yＰ半導体レーザの製造方法に関するものであり、
特に閾値電流の低減、温度特性の改善、信頼性の向上に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＡｓに格子整合したＡｌＧａＩｎＰ
系可視光半導体レーザにおいて、特性向上のために活性
層に量子井戸構造が導入された量子井戸レーザの研究開
発が近年盛んに行われている。量子井戸構造の製作には
薄膜成長技術が要求され、有機金属気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）あるいは分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）
が用いられている。また、ＡｌＧａＩｎＰ系材料では成
長条件により自然超格子が形成され、エネルギーギャッ
プ（Ｅｇ）が縮小することが報告されている（例えば、
アプライドフィジックスレターズ誌（Ａ．Ｇｏｍｙｏ
ｅｔ ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．
５０（１９８７） ６７３頁））。半導体レーザの発振
波長の短波長化を行うためには自然超格子を無秩序化
し、エネルギーギャップを拡大する必要があり、その一
手法として半導体基板面方位が（００１）面から［１,
１,０］または［−１,−１,０］方向に傾いた傾斜基板
を用いる方法が採られてきた（例えば、ジャパニーズジ
ャーナルオブアプライドフィジック誌（Ｋ．Ｋｏｂａｙ
ａｓｈｉ ｅｔ ａｌ． Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｖｏｌ．２９（１９９０） Ｌ６６９頁））。ま
た、ＭＯＶＰＥ法によるＡｌＧａＩｎＰのＡｌＧａＩｎ
Ｐ結晶成長では通常V族原料供給量／III族原料供給量比
（V／III比）は１５０から５００程度で行われ、クラッ
キングは行われていない。
系可視光半導体レーザにおいて、特性向上のために活性
層に量子井戸構造が導入された量子井戸レーザの研究開
発が近年盛んに行われている。量子井戸構造の製作には
薄膜成長技術が要求され、有機金属気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）あるいは分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）
が用いられている。また、ＡｌＧａＩｎＰ系材料では成
長条件により自然超格子が形成され、エネルギーギャッ
プ（Ｅｇ）が縮小することが報告されている（例えば、
アプライドフィジックスレターズ誌（Ａ．Ｇｏｍｙｏ
ｅｔ ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．
５０（１９８７） ６７３頁））。半導体レーザの発振
波長の短波長化を行うためには自然超格子を無秩序化
し、エネルギーギャップを拡大する必要があり、その一
手法として半導体基板面方位が（００１）面から［１,
１,０］または［−１,−１,０］方向に傾いた傾斜基板
を用いる方法が採られてきた（例えば、ジャパニーズジ
ャーナルオブアプライドフィジック誌（Ｋ．Ｋｏｂａｙ
ａｓｈｉ ｅｔ ａｌ． Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｖｏｌ．２９（１９９０） Ｌ６６９頁））。ま
た、ＭＯＶＰＥ法によるＡｌＧａＩｎＰのＡｌＧａＩｎ
Ｐ結晶成長では通常V族原料供給量／III族原料供給量比
（V／III比）は１５０から５００程度で行われ、クラッ
キングは行われていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体基板面方位が
（００１）面から［１,１,０］または［−１,−１,０］
方向に２゜から１３゜傾いた傾斜基板を用いた場合、従
来のように、V族原料であるＰＨ3のクラッキングを行わ
ずV／III比を１５０から５００程度で成長を行うと、ス
テップバンチングが顕著に起こり、活性層に量子井戸構
造を導入すると層厚揺らぎが生じ、量子効果が低減し、
半導体レーザの特性の悪化が起こる。
（００１）面から［１,１,０］または［−１,−１,０］
方向に２゜から１３゜傾いた傾斜基板を用いた場合、従
来のように、V族原料であるＰＨ3のクラッキングを行わ
ずV／III比を１５０から５００程度で成長を行うと、ス
テップバンチングが顕著に起こり、活性層に量子井戸構
造を導入すると層厚揺らぎが生じ、量子効果が低減し、
半導体レーザの特性の悪化が起こる。
【０００４】また、ｐ型クラッド層中に多重量子障壁
（ＭＱＢ）層を導入した場合、層厚揺らぎが生じている
と電子反射効果が有効に働かなくなる。
（ＭＱＢ）層を導入した場合、層厚揺らぎが生じている
と電子反射効果が有効に働かなくなる。
【０００５】本発明の目的は、半導体基板面方位が（０
０１）面から［１,１,０］または［−１,−１,０］方向
に傾いた半導体基板を用いた場合においても、均一なス
テップフロー成長によりステップバンチングを低減し、
量子井戸層、多重量子障壁（ＭＱＢ）層の平坦化を行
い、低閾値電流、高信頼（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ半
導体レーザの製造方法を提供することにある。
０１）面から［１,１,０］または［−１,−１,０］方向
に傾いた半導体基板を用いた場合においても、均一なス
テップフロー成長によりステップバンチングを低減し、
量子井戸層、多重量子障壁（ＭＱＢ）層の平坦化を行
い、低閾値電流、高信頼（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ半
導体レーザの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
製造方法は、半導体基板面方位が（００１）より［１，
１，０］または［−１，−１，０］方向に２゜から１３
゜傾いた傾斜基板上に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰか
らなる第１クラッド層、活性層および第２クラッド層を
順次に形成してなり、前記活性層が量子井戸構造を有す
る半導体レーザのＭＯＶＰＥ法による製造方法であっ
て、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ結晶成長時のV族原料
であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上で且つ基板に供
給到達する前にクラッキングしたことを特徴とする。
製造方法は、半導体基板面方位が（００１）より［１，
１，０］または［−１，−１，０］方向に２゜から１３
゜傾いた傾斜基板上に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰか
らなる第１クラッド層、活性層および第２クラッド層を
順次に形成してなり、前記活性層が量子井戸構造を有す
る半導体レーザのＭＯＶＰＥ法による製造方法であっ
て、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ結晶成長時のV族原料
であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上で且つ基板に供
給到達する前にクラッキングしたことを特徴とする。
【０００７】また、半導体基板面方位が（００１）より
［１，１，０］または［−１，−１，０］方向に２゜か
ら１３゜傾いた傾斜基板上に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ
1-yＰ）からなる第１クラッド層、活性層および第２ク
ラッド層を順次に形成してなり、前記第１クラッド層ま
たは第２クラッド層と活性層との間に多重量子障壁（Ｍ
ＱＢ）層を有する半導体レーザのＭＯＶＰＥ法による製
造方法であって、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ結晶成長
時のV族原料であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上で且
つ基板に供給到達する前にクラッキングしたことを特徴
とする。
［１，１，０］または［−１，−１，０］方向に２゜か
ら１３゜傾いた傾斜基板上に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ
1-yＰ）からなる第１クラッド層、活性層および第２ク
ラッド層を順次に形成してなり、前記第１クラッド層ま
たは第２クラッド層と活性層との間に多重量子障壁（Ｍ
ＱＢ）層を有する半導体レーザのＭＯＶＰＥ法による製
造方法であって、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ結晶成長
時のV族原料であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上で且
つ基板に供給到達する前にクラッキングしたことを特徴
とする。
【０００８】V族原料であるＰＨ3を少なくとも８００℃
以上で且つ基板に供給到達する前にクラッキングするの
は、第１クラッドから第２クラッド全て、第１クラッド
から量子井戸活性層または多重量子障壁（ＭＱＢ）層上
端まで、量子井戸活性層または多重量子障壁（ＭＱＢ）
層下端より少なくとも０.１μｍ下部より量子井戸活性
層または多重量子障壁（ＭＱＢ）層上端までのいずれと
してもよい。
以上で且つ基板に供給到達する前にクラッキングするの
は、第１クラッドから第２クラッド全て、第１クラッド
から量子井戸活性層または多重量子障壁（ＭＱＢ）層上
端まで、量子井戸活性層または多重量子障壁（ＭＱＢ）
層下端より少なくとも０.１μｍ下部より量子井戸活性
層または多重量子障壁（ＭＱＢ）層上端までのいずれと
してもよい。
【０００９】
【作用】図１にＭＯＶＰＥ法により半導体基板面方位が
（００１）より［１，１，０］または［−１，−１，
０］方向に傾いたＧａＡｓ傾斜基板上に成長したＧａ
０.５Ｉｎ０.５Ｐ（６ｎｍ）／（Ａｌ０.６Ｇａ０.４）
０.５Ｉｎ０.５Ｐの量子井戸層の、層厚揺らぎの基板傾
斜角度依存性を示す。傾斜角度が２゜から１３゜では層
厚揺らぎが顕著になっている。半導体基板面方位が（０
０１）より［１，１，０］または［−１，−１，０］方
向に傾いた傾斜基板を用いると、基板表面のステップ間
隔が密になる。V族原料供給量が一定であると基板を被
覆するリン（Ｐ）の１ステップ当たりの数は少なくな
り、ステップのサイトに入るＰの確率が低くなる。基板
上でステップ間隔が不規則になり、数ステップが集まっ
たマルチステップが存在する場合、均一なステップ間隔
になっている他の部分に比べ、マルチステップでの１ス
テップに対するＰの数はさらに少なくなり、Ｐが取り込
まれる確率は小さくなる。このため、マルチステップで
の成長速度が遅くなり、ステップバンチングが顕著に起
こりやすくなる。量子井戸層、多重量子障壁層など、数
原子層から１０ｎｍ程度の薄膜を成長すると、このステ
ップバンチングにより層厚揺らぎが生じ、期待した量子
効果が得られず、半導体レーザの特性悪化が起こる。そ
こで、V族原料を基板温度より高い温度で且つ基板に供
給到達する前にクラッキングし、ＰＨ3を分解すること
によりＰが基板に供給される量を増やし、１ステップに
対するＰの数を高め、Ｐの取り込まれる確率を高めるこ
とにより、均一なステップフロー成長を行うことが可能
となる。
（００１）より［１，１，０］または［−１，−１，
０］方向に傾いたＧａＡｓ傾斜基板上に成長したＧａ
０.５Ｉｎ０.５Ｐ（６ｎｍ）／（Ａｌ０.６Ｇａ０.４）
０.５Ｉｎ０.５Ｐの量子井戸層の、層厚揺らぎの基板傾
斜角度依存性を示す。傾斜角度が２゜から１３゜では層
厚揺らぎが顕著になっている。半導体基板面方位が（０
０１）より［１，１，０］または［−１，−１，０］方
向に傾いた傾斜基板を用いると、基板表面のステップ間
隔が密になる。V族原料供給量が一定であると基板を被
覆するリン（Ｐ）の１ステップ当たりの数は少なくな
り、ステップのサイトに入るＰの確率が低くなる。基板
上でステップ間隔が不規則になり、数ステップが集まっ
たマルチステップが存在する場合、均一なステップ間隔
になっている他の部分に比べ、マルチステップでの１ス
テップに対するＰの数はさらに少なくなり、Ｐが取り込
まれる確率は小さくなる。このため、マルチステップで
の成長速度が遅くなり、ステップバンチングが顕著に起
こりやすくなる。量子井戸層、多重量子障壁層など、数
原子層から１０ｎｍ程度の薄膜を成長すると、このステ
ップバンチングにより層厚揺らぎが生じ、期待した量子
効果が得られず、半導体レーザの特性悪化が起こる。そ
こで、V族原料を基板温度より高い温度で且つ基板に供
給到達する前にクラッキングし、ＰＨ3を分解すること
によりＰが基板に供給される量を増やし、１ステップに
対するＰの数を高め、Ｐの取り込まれる確率を高めるこ
とにより、均一なステップフロー成長を行うことが可能
となる。
【００１０】半導体基板面方位が（００１）より［１，
１，０］または［−１，−１，０］方向に６゜傾いたＧ
ａＡｓ傾斜基板上に成長したＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎ
ｍ）／（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐの量子井戸層
の、V族原料であるＰＨ3のクラッキング温度に対する層
厚揺らぎを図２に示す。クラッキング温度を８００℃以
上とすることによりV族原料であるホスフィン（ＰＨ3）
は、原料ガスが８００℃に上昇してから約３ｍｓｅｃで
ほぼ１００％分解され、１ステップに対するＰの数が高
まり、平坦な量子井戸層が得られている。このように、
V族原料であるＰＨ3を８００℃以上で且つ基板に供給到
達する前にクラッキングすることにより、平坦な量子井
戸層、多重量子障壁層の成長が容易に行われ、量子効果
を十分に生かした特性の優れた半導体レーザの製造が可
能となる。
１，０］または［−１，−１，０］方向に６゜傾いたＧ
ａＡｓ傾斜基板上に成長したＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎ
ｍ）／（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐの量子井戸層
の、V族原料であるＰＨ3のクラッキング温度に対する層
厚揺らぎを図２に示す。クラッキング温度を８００℃以
上とすることによりV族原料であるホスフィン（ＰＨ3）
は、原料ガスが８００℃に上昇してから約３ｍｓｅｃで
ほぼ１００％分解され、１ステップに対するＰの数が高
まり、平坦な量子井戸層が得られている。このように、
V族原料であるＰＨ3を８００℃以上で且つ基板に供給到
達する前にクラッキングすることにより、平坦な量子井
戸層、多重量子障壁層の成長が容易に行われ、量子効果
を十分に生かした特性の優れた半導体レーザの製造が可
能となる。
【００１１】また、ステップバンチングが起こり、ステ
ップ間隔が不均一になっている状態においても、V族原
料のクラッキングを行い、０.１μｍ以上積層すること
により、平坦化することができ、ステップ間隔が揃い均
一なステップフロー成長を行うことが可能となる。
ップ間隔が不均一になっている状態においても、V族原
料のクラッキングを行い、０.１μｍ以上積層すること
により、平坦化することができ、ステップ間隔が揃い均
一なステップフロー成長を行うことが可能となる。
【００１２】
【実施例】本発明の半導体レーザの製造方法の実施例を
図１を用いて説明する。図３は本発明の半導体レーザの
製造方法（第１の実施例）により製造した量子井戸活性
層を有する半導体レーザの断面図である。
図１を用いて説明する。図３は本発明の半導体レーザの
製造方法（第１の実施例）により製造した量子井戸活性
層を有する半導体レーザの断面図である。
【００１３】まず、半導体基板面方位が（００１）面か
ら［１,１,０］方向に６゜傾いたｎ型ＧａＡｓ基板１上
に１.０μｍ厚のｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２、アンドープのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎｍ
×５層）／（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（４ｎｍ×
４層）多重量子井戸活性層３、１.０μｍ厚のｐ型（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４、ｐ型Ｇａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層５を順次に積層し成長し
た。結晶成長は減圧ＭＯＶＰＥ法を用いた。この時、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系の層の成長時のV／III比を５００とし、
８００℃でＰＨ3をクラッキングして反応管に供給し
た。また、成長温度は６６０℃、圧力は７０Ｔｏｒｒと
した。原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、アルシン（ＡｓＨ3）、ホスフィン
（ＰＨ3）、ｎ型ドーパントとしてジシラン（Ｓｉ
2Ｈ6）、ｐ型ドーパントとしてジメチルジンク（ＤＭ
Ｚ）を用いた。
ら［１,１,０］方向に６゜傾いたｎ型ＧａＡｓ基板１上
に１.０μｍ厚のｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２、アンドープのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎｍ
×５層）／（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（４ｎｍ×
４層）多重量子井戸活性層３、１.０μｍ厚のｐ型（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４、ｐ型Ｇａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層５を順次に積層し成長し
た。結晶成長は減圧ＭＯＶＰＥ法を用いた。この時、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系の層の成長時のV／III比を５００とし、
８００℃でＰＨ3をクラッキングして反応管に供給し
た。また、成長温度は６６０℃、圧力は７０Ｔｏｒｒと
した。原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）、アルシン（ＡｓＨ3）、ホスフィン
（ＰＨ3）、ｎ型ドーパントとしてジシラン（Ｓｉ
2Ｈ6）、ｐ型ドーパントとしてジメチルジンク（ＤＭ
Ｚ）を用いた。
【００１４】このウェハ上にリソグラフィ法により幅５
μｍのＳｉＯ2マスクをストライプ状に形成した後、ｐ
型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４が０.
２μｍ程度残るように、ウェットエッチングにより、ｐ
型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層５を除去し、Ｓｉ
Ｏ2をマスクとして減圧ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＡｓブロック層６を選択成長した。ｎ型Ｇａ
Ａｓブロック層６を成長後、ＳｉＯ2マスクを除去し、
Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓキャップ層７を成長する。最後
に、ｐ電極８、ｎ電極９を形成した。
μｍのＳｉＯ2マスクをストライプ状に形成した後、ｐ
型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層４が０.
２μｍ程度残るように、ウェットエッチングにより、ｐ
型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層５を除去し、Ｓｉ
Ｏ2をマスクとして減圧ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＡｓブロック層６を選択成長した。ｎ型Ｇａ
Ａｓブロック層６を成長後、ＳｉＯ2マスクを除去し、
Ｚｎドープｐ型ＧａＡｓキャップ層７を成長する。最後
に、ｐ電極８、ｎ電極９を形成した。
【００１５】こうして得られた本実施例の半導体レーザ
の量子井戸層は均一なステップフロー成長により層厚揺
らぎのない平坦な量子井戸層が得られ、量子効果の向上
により、ＰＨ３のクラッキングを行わない場合に比べ、
閾値電流が約１０％低減された。
の量子井戸層は均一なステップフロー成長により層厚揺
らぎのない平坦な量子井戸層が得られ、量子効果の向上
により、ＰＨ３のクラッキングを行わない場合に比べ、
閾値電流が約１０％低減された。
【００１６】以上の実施例ではＡｌＧａＩｎＰ系の全層
の成長時のV族原料であるＰＨ3のクラッキングを８００
℃で行ったが、図２に見られるように８００℃以上であ
れば平坦な量子井戸層が成長され、同様の効果が得られ
ている。
の成長時のV族原料であるＰＨ3のクラッキングを８００
℃で行ったが、図２に見られるように８００℃以上であ
れば平坦な量子井戸層が成長され、同様の効果が得られ
ている。
【００１７】また、ｎクラッドから活性層上端までの結
晶成長を行う間、V族原料であるＰＨ3を８００℃以上で
クラッキングし、それ以降の層はクラッキングせずステ
ップバンチングが起こっていても、量子井戸活性層に対
する影響はなく、同様な効果が得られている。
晶成長を行う間、V族原料であるＰＨ3を８００℃以上で
クラッキングし、それ以降の層はクラッキングせずステ
ップバンチングが起こっていても、量子井戸活性層に対
する影響はなく、同様な効果が得られている。
【００１８】また、活性層下端より少なくとも０.１μ
ｍ下部から活性層上端まで８００℃以上でV族原料であ
るＰＨ3のクラッキングを行い、他の層はV族原料のクラ
ッキングを行わなくても、平坦化される条件で０.１μ
ｍ以上積層することにより、量子井戸活性層を平坦化す
ることができ、同様の効果が得られている。
ｍ下部から活性層上端まで８００℃以上でV族原料であ
るＰＨ3のクラッキングを行い、他の層はV族原料のクラ
ッキングを行わなくても、平坦化される条件で０.１μ
ｍ以上積層することにより、量子井戸活性層を平坦化す
ることができ、同様の効果が得られている。
【００１９】続いて、ｐ型クラッド層に多重量子障壁
（ＭＱＢ）層を導入した半導体レーザの一具体例を図を
用いて説明する。図４は本発明になる半導体レーザの製
造方法（第２の実施例）により製造した多重量子障壁層
を有する半導体レーザの断面図である。
（ＭＱＢ）層を導入した半導体レーザの一具体例を図を
用いて説明する。図４は本発明になる半導体レーザの製
造方法（第２の実施例）により製造した多重量子障壁層
を有する半導体レーザの断面図である。
【００２０】まず、半導体基板面方位が（００１）面か
ら［１,１,０］方向に６゜傾いたｎ型ＧａＡｓ基板１上
に１.０μｍ厚のｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２、０.２μｍ厚のアンドープＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ活性層１０、層厚３０ｎｍのｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１バリア層とｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ（１.１ｎｍ×２０層）／（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（１.７ｎｍ×１９層）から成る多重量子障壁層１
１、１.０μｍ厚のｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ
層５を順次に積層し成長した。結晶成長法、成長条件、
原料は上述の量子井戸活性層を有する半導体レーザ（図
３）と同一であり、ＰＨ3を８００℃でクラッキングし
て反応管に供給した。
ら［１,１,０］方向に６゜傾いたｎ型ＧａＡｓ基板１上
に１.０μｍ厚のｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２、０.２μｍ厚のアンドープＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ活性層１０、層厚３０ｎｍのｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１バリア層とｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ（１.１ｎｍ×２０層）／（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（１.７ｎｍ×１９層）から成る多重量子障壁層１
１、１.０μｍ厚のｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ
層５を順次に積層し成長した。結晶成長法、成長条件、
原料は上述の量子井戸活性層を有する半導体レーザ（図
３）と同一であり、ＰＨ3を８００℃でクラッキングし
て反応管に供給した。
【００２１】このウェハを上述の量子井戸活性層を有す
る半導体レーザと同様に加工し、ｎ型ＧａＡｓブロック
層６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７、ｐ電極８、ｎ電極９
を形成した。
る半導体レーザと同様に加工し、ｎ型ＧａＡｓブロック
層６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７、ｐ電極８、ｎ電極９
を形成した。
【００２２】こうして得られた本実施例の半導体レーザ
の多重量子障壁（ＭＱＢ）層は均一なステップフロー成
長により層厚揺らぎのない平坦な多重量子障壁（ＭＱ
Ｂ）層が得られ、電子反射効果が有効に働き、クラッキ
ングを行わない場合に比べ閾値電流が約２０％低減され
た。
の多重量子障壁（ＭＱＢ）層は均一なステップフロー成
長により層厚揺らぎのない平坦な多重量子障壁（ＭＱ
Ｂ）層が得られ、電子反射効果が有効に働き、クラッキ
ングを行わない場合に比べ閾値電流が約２０％低減され
た。
【００２３】以上の実施例ではＡｌＧａＩｎＰ系の全層
の成長時のV族原料であるＰＨ3のクラッキングを８００
℃で行ったが、図２に見られるように８００℃以上であ
れば、上述の量子井戸活性層を有する半導体レーザと同
様、図２に見られるように８００℃以上であれば平坦な
多重量子障壁層が成長され、同様の効果が得られてい
る。
の成長時のV族原料であるＰＨ3のクラッキングを８００
℃で行ったが、図２に見られるように８００℃以上であ
れば、上述の量子井戸活性層を有する半導体レーザと同
様、図２に見られるように８００℃以上であれば平坦な
多重量子障壁層が成長され、同様の効果が得られてい
る。
【００２４】また、ｎクラッドから多重量子障壁層上端
まで８００℃以上でV族原料であるＰＨ3のクラッキング
を行い、それ以降の層はクラッキングせずステップバン
チングが起こっていても、多重量子障壁層に対する影響
はなく、同様な効果が得られている。
まで８００℃以上でV族原料であるＰＨ3のクラッキング
を行い、それ以降の層はクラッキングせずステップバン
チングが起こっていても、多重量子障壁層に対する影響
はなく、同様な効果が得られている。
【００２５】また、多重量子障壁層下端より少なくとも
０.１μｍ下部から多重量子障壁層上端まで８００℃以
上でＰＨ３のクラッキングを行い、他の層はクラッキン
グしなくても、平坦化される条件で０.１μｍ以上積層
することにより、多重量子障壁層を平坦化することがで
き、同様の効果が得られている。
０.１μｍ下部から多重量子障壁層上端まで８００℃以
上でＰＨ３のクラッキングを行い、他の層はクラッキン
グしなくても、平坦化される条件で０.１μｍ以上積層
することにより、多重量子障壁層を平坦化することがで
き、同様の効果が得られている。
【００２６】また、上述の２つの実施例では量子井戸活
性層を有する半導体レーザと多重量子障壁層を有する半
導体レーザの製造方法を示したが、量子井戸活性層を有
し、且つ多重量子障壁層を有する半導体レーザにおいて
も同様の製造方法が適用できる。
性層を有する半導体レーザと多重量子障壁層を有する半
導体レーザの製造方法を示したが、量子井戸活性層を有
し、且つ多重量子障壁層を有する半導体レーザにおいて
も同様の製造方法が適用できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の半導体レーザの製造方法では、
半導体基板面方位が（００１）面から［１,１,０］また
は［−１,−１,０］方向に傾いた傾斜基板を用いた場合
においても、均一なステップフロー成長により、平坦な
量子井戸活性層、または多重量子障壁（ＭＱＢ）層を成
長することが可能となり、閾値電流が低く高信頼の半導
体レーザが得られる。
半導体基板面方位が（００１）面から［１,１,０］また
は［−１,−１,０］方向に傾いた傾斜基板を用いた場合
においても、均一なステップフロー成長により、平坦な
量子井戸活性層、または多重量子障壁（ＭＱＢ）層を成
長することが可能となり、閾値電流が低く高信頼の半導
体レーザが得られる。
【図１】半導体基板面方位が（００１）より［１，１，
０］または［−１，−１，０］方向に傾いたＧａＡｓ傾
斜基板上に成長したＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎｍ）／（Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐの量子井戸層における層厚
揺らぎの基板傾斜角度依存性を示す図である。
０］または［−１，−１，０］方向に傾いたＧａＡｓ傾
斜基板上に成長したＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎｍ）／（Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐの量子井戸層における層厚
揺らぎの基板傾斜角度依存性を示す図である。
【図２】半導体基板面方位が（００１）より［１，１，
０］または［−１，−１，０］方向に傾いたＧａＡｓ傾
斜基板上に成長したＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎｍ）／（Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐの量子井戸層における層厚
揺らぎのV族原料のクラッキング温度依存性を示す図で
ある。
０］または［−１，−１，０］方向に傾いたＧａＡｓ傾
斜基板上に成長したＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（６ｎｍ）／（Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐの量子井戸層における層厚
揺らぎのV族原料のクラッキング温度依存性を示す図で
ある。
【図３】本発明の第１の実施例である半導体レーザの製
造方法により製造した量子井戸活性層を有する半導体レ
ーザの断面図である。
造方法により製造した量子井戸活性層を有する半導体レ
ーザの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例である半導体レーザの製
造方法により製造した多重量子障壁層を有する半導体レ
ーザの断面図である。
造方法により製造した多重量子障壁層を有する半導体レ
ーザの断面図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３ アンドープ多重量子井戸活性層 ４ ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層 ６ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ７ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ８ ｐ電極 ９ ｎ電極 １０ アンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層 １１ ｐ型多重量子障壁層
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板面方位が（００１）より
［１，１，０］または［−１，−１，０］方向に２゜か
ら１３゜傾いた傾斜基板上に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ
1-yＰからなる第１クラッド層、活性層および第２クラ
ッド層を順次に形成してなり、前記活性層が量子井戸構
造を有する半導体レーザのＭＯＶＰＥ法による製造方法
であって、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ結晶成長時のV
族原料であるホスフィン（ＰＨ3）を少なくとも８００
℃以上で且つ基板に供給到達する前にクラッキングした
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 前記第１クラッド層から前記活性層上端
までのV族原料であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上で
且つ基板に供給到達する前にクラッキングしたことを特
徴とする請求項１に記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 前記活性層下端より少なくとも０.１μ
ｍ下部から該活性層上端までのV族原料であるＰＨ3を少
なくとも８００℃以上で且つ基板に供給到達する前にク
ラッキングしたことを特徴とする請求項１に記載の半導
体レーザの製造方法。 - 【請求項４】 半導体基板面方位が（００１）より
［１，１，０］または［−１，−１，０］方向に２゜か
ら１３゜傾いた傾斜基板上に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ
1-yＰからなる第１クラッド層、活性層および第２クラ
ッド層を順次に形成してなり、前記第１クラッド層また
は第２クラッド層と活性層の間に多重量子障壁（ＭＱ
Ｂ）層を有する半導体レーザのＭＯＶＰＥ法による製造
方法であって、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ結晶成長時
のV族原料であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上で且つ
基板に供給到達する前にクラッキングしたことを特徴と
する半導体レーザの製造方法。 - 【請求項５】 前記第１クラッド層から前記ＭＱＢ層上
端までのV族原料であるＰＨ3を少なくとも８００℃以上
で且つ基板に供給到達する前にクラッキングしたことを
特徴とする請求項４に記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項６】 前記ＭＱＢ層下端より少なくとも０.１
μｍ下部から該ＭＱＢ層上端までのV族原料であるＰＨ3
を少なくとも８００℃以上で且つ基板に供給到達する前
にクラッキングしたことを特徴とする請求項４に記載の
半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5038246A JPH0773144B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5038246A JPH0773144B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06252507A JPH06252507A (ja) | 1994-09-09 |
| JPH0773144B2 true JPH0773144B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=12519957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5038246A Expired - Fee Related JPH0773144B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773144B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP5038246A patent/JPH0773144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06252507A (ja) | 1994-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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