JPH08264882A - 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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- JPH08264882A JPH08264882A JP6578095A JP6578095A JPH08264882A JP H08264882 A JPH08264882 A JP H08264882A JP 6578095 A JP6578095 A JP 6578095A JP 6578095 A JP6578095 A JP 6578095A JP H08264882 A JPH08264882 A JP H08264882A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 格子緩和層上に形成するレーザの各層の平坦
化を図る。 【構成】 １）気相成長法により, III-V 族半導体材料
を用いて基板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を
形成し，該格子緩和層の上にクラッド層（及び保護層）
を第１の成長温度で成長し，次いで, 該クラッド層の上
にレーザを構成する各層を成長し，この際少なくとも活
性層を該第１の成長温度より高温の第２の成長温度で成
長する半導体レーザの製造方法， ２）前記クラッド層が，少なくともインジウム，ガリウ
ム，燐を含む， ３）前記第１の温度が 600℃以下, 前記第２の温度が 6
30℃以上である， ４）前記保護膜がGaAsからなる。
化を図る。 【構成】 １）気相成長法により, III-V 族半導体材料
を用いて基板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を
形成し，該格子緩和層の上にクラッド層（及び保護層）
を第１の成長温度で成長し，次いで, 該クラッド層の上
にレーザを構成する各層を成長し，この際少なくとも活
性層を該第１の成長温度より高温の第２の成長温度で成
長する半導体レーザの製造方法， ２）前記クラッド層が，少なくともインジウム，ガリウ
ム，燐を含む， ３）前記第１の温度が 600℃以下, 前記第２の温度が 6
30℃以上である， ４）前記保護膜がGaAsからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザにかかり，
特に光通信用の 1μｍ帯半導体レーザに関する。
特に光通信用の 1μｍ帯半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の 1μｍ帯半導体レーザはInP 基板
上に，これに格子整合するInGaAsP 系材料で構成されて
いた。しかし, このレーザのしきい値や効率は大きな温
度依存性を有し, 使用にあたっては高価な冷却装置を必
要としていた。
上に，これに格子整合するInGaAsP 系材料で構成されて
いた。しかし, このレーザのしきい値や効率は大きな温
度依存性を有し, 使用にあたっては高価な冷却装置を必
要としていた。
【０００３】このレーザの特性を改善するため，本発明
者等は特開平06-326407 号公報で,格子緩和層の導入に
よりInP よりも格子定数の小さい材料系でレーザを構成
し,且つ歪み量子井戸活性層の適用を提案した。
者等は特開平06-326407 号公報で,格子緩和層の導入に
よりInP よりも格子定数の小さい材料系でレーザを構成
し,且つ歪み量子井戸活性層の適用を提案した。
【０００４】しかしながら，格子緩和層上に成長した結
晶表面には凹凸が生じる。これに対する対策として，本
発明者等は同上公報で開示したように, セレンの高ドー
ピングが有効であることを見出した。
晶表面には凹凸が生じる。これに対する対策として，本
発明者等は同上公報で開示したように, セレンの高ドー
ピングが有効であることを見出した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし，従来技術のセ
レンの高ドーピングによっても凹凸の低減は十分とはい
えないので，レーザの性能向上のためにはさらに平坦な
層形成が望まれる。
レンの高ドーピングによっても凹凸の低減は十分とはい
えないので，レーザの性能向上のためにはさらに平坦な
層形成が望まれる。
【０００６】本発明は格子緩和層上に形成するレーザの
各層の平坦化を図ることを目的とする。
各層の平坦化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）気相成長法により, III-V 族半導体材料を用いて基
板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を形成し，該
格子緩和層の上にクラッド層を第１の成長温度で成長
し，次いで, 該クラッド層の上にレーザを構成する各層
を成長し，この際少なくとも活性層を該第１の成長温度
より高温の第２の成長温度で成長する半導体レーザの製
造方法，あるいは ２）気相成長法により, III-V 族半導体材料を用いて基
板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を形成し，該
格子緩和層の上にクラッド層及び該クラッド層からの成
分元素の離脱を防止する材料からなる保護層を第１の成
長温度で成長し，次いで, 該クラッド層の上にレーザを
構成する各層を成長し，この際少なくとも活性層を該第
１の成長温度より高温の第２の成長温度で成長する半導
体レーザの製造方法，あるいは ３）前記クラッド層が，少なくともインジウム，ガリウ
ム，燐を含むことを特徴とする前記１または２記載の半
導体レーザの製造方法，あるいは ４）前記第１の温度が 600℃以下, 前記第２の温度が 6
30℃以上であることを特徴とする前記１乃至３記載の半
導体レーザの製造方法，あるいは ５）前記保護膜がGaAsからなる前記２乃至４記載の記載
の半導体レーザの製造方法により達成される。
板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を形成し，該
格子緩和層の上にクラッド層を第１の成長温度で成長
し，次いで, 該クラッド層の上にレーザを構成する各層
を成長し，この際少なくとも活性層を該第１の成長温度
より高温の第２の成長温度で成長する半導体レーザの製
造方法，あるいは ２）気相成長法により, III-V 族半導体材料を用いて基
板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を形成し，該
格子緩和層の上にクラッド層及び該クラッド層からの成
分元素の離脱を防止する材料からなる保護層を第１の成
長温度で成長し，次いで, 該クラッド層の上にレーザを
構成する各層を成長し，この際少なくとも活性層を該第
１の成長温度より高温の第２の成長温度で成長する半導
体レーザの製造方法，あるいは ３）前記クラッド層が，少なくともインジウム，ガリウ
ム，燐を含むことを特徴とする前記１または２記載の半
導体レーザの製造方法，あるいは ４）前記第１の温度が 600℃以下, 前記第２の温度が 6
30℃以上であることを特徴とする前記１乃至３記載の半
導体レーザの製造方法，あるいは ５）前記保護膜がGaAsからなる前記２乃至４記載の記載
の半導体レーザの製造方法により達成される。
【０００８】
【作用】本発明者は，格子緩和層上に成長した膜の凹凸
を低減するためには, その膜の成長温度を低くすること
が有効であることを見出した。
を低減するためには, その膜の成長温度を低くすること
が有効であることを見出した。
【０００９】図１はレーザの層構造の断面を示し，図に
おいて，n-InGaP クラッド層 4は成長温度によって表面
の凹凸の高さが変化する。図２(A),(B) は本発明の効果
を示す断面図で，クラッド槽の成長温度を変えたときの
平坦度の違いを示す図である。
おいて，n-InGaP クラッド層 4は成長温度によって表面
の凹凸の高さが変化する。図２(A),(B) は本発明の効果
を示す断面図で，クラッド槽の成長温度を変えたときの
平坦度の違いを示す図である。
【００１０】図２(A) は n-In0.8Ga0.2Pクラッド層 4を
630℃以上で高温成長した場合の成長層の表面の凹凸を
模式的に示す図であり，クラッド層表面に凹凸が形成さ
れている。
630℃以上で高温成長した場合の成長層の表面の凹凸を
模式的に示す図であり，クラッド層表面に凹凸が形成さ
れている。
【００１１】図２(B) は n-In0.8Ga0.2Pクラッド層 4を
600℃以下で低温成長した場合の成長層の表面の平坦性
を示す図であり，クラッド層の成長温度を下げることに
より表面の凹凸の高さが低くなり，平坦性が向上する。
600℃以下で低温成長した場合の成長層の表面の平坦性
を示す図であり，クラッド層の成長温度を下げることに
より表面の凹凸の高さが低くなり，平坦性が向上する。
【００１２】一方，成長温度を下げると欠陥が増大する
ため，光閉じ込め層や活性層等のキャリアの再結合に直
接かかわる層は, 高温で結晶成長することが望ましい。
そこで，本発明は低温でn-InGaP クラッド層 4を成長し
一度成長を中断して,温度を上げてから高温でInGaAsP
光閉じ込め層 6, InGaAs活性層 7を成長するようにして
いる。
ため，光閉じ込め層や活性層等のキャリアの再結合に直
接かかわる層は, 高温で結晶成長することが望ましい。
そこで，本発明は低温でn-InGaP クラッド層 4を成長し
一度成長を中断して,温度を上げてから高温でInGaAsP
光閉じ込め層 6, InGaAs活性層 7を成長するようにして
いる。
【００１３】しかし，InGaP 層 4で成長の中断をおこな
うと, InGaP 層の表面に新たな欠陥を生じ, その上に成
長させた層にはこの欠陥により新たに凹凸が生じていた
ので, 本発明では, InGaP 層 4の上に薄いGaAs保護膜 5
を成長させる。GaAs保護膜 5の表面は安定しており，In
GaP からの燐の離脱を抑制し，新たな欠陥の発生を防止
する。
うと, InGaP 層の表面に新たな欠陥を生じ, その上に成
長させた層にはこの欠陥により新たに凹凸が生じていた
ので, 本発明では, InGaP 層 4の上に薄いGaAs保護膜 5
を成長させる。GaAs保護膜 5の表面は安定しており，In
GaP からの燐の離脱を抑制し，新たな欠陥の発生を防止
する。
【００１４】図３(A),(B) は本発明の保護膜の効果を示
す図である。図３(A) は保護膜のない場合を示し，クラ
ッド層 4に発生した新たな欠陥により，クラッド層上に
成長した被膜に凹凸の発生を強調して示す。これはクラ
ッド層から燐が離脱し，クラッド層に新たな欠陥を生じ
させているためと思われる。
す図である。図３(A) は保護膜のない場合を示し，クラ
ッド層 4に発生した新たな欠陥により，クラッド層上に
成長した被膜に凹凸の発生を強調して示す。これはクラ
ッド層から燐が離脱し，クラッド層に新たな欠陥を生じ
させているためと思われる。
【００１５】図３(B) 厚さ 1原子層から50Åの保護膜 5
をクラッド層 4の上に成長した場合を示し, クラッド層
4の上に成長した被膜は平坦性が保たれる。
をクラッド層 4の上に成長した場合を示し, クラッド層
4の上に成長した被膜は平坦性が保たれる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の実施例の説明図である。1μ
ｍ帯半導体レーザは次のような層構造を有する。
ｍ帯半導体レーザは次のような層構造を有する。
【００１７】図において，キャリア濃度 1×1018cm-3 n
-GaAs 基板 1 上に,Inの組成を 0から0.3 までリニア
に変化させながら成長した厚さ 2μｍ，キャリア濃度 1
×1018cm-3の n-InGaAs 組成傾斜層(格子緩和層) 2,厚
さ 1μｍ，キャリア濃度 1×1018cm-3の n-In0.3Ga0.7A
s バッファ層 3,厚さ 1μｍ，キャリア濃度 1×1019cm
-3の n-In0.8Ga0.2Pクラッド層 4,厚さ 3 nm,ノンドー
プの n-GaAs 中間層 (保護層) 5,厚さ 100 nm,ノンドー
プの In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 6,厚さ 7 nm,
ノンドープの In0.4Ga0.6As 活性層 7,厚さ 100 nm,ノ
ンドープの In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 8,厚さ
1μｍ，キャリア濃度 1×1018cm-3の p-In0.8Ga0.2Pク
ラッド層 9,厚さ 0.5μｍ，キャリア濃度 2×1019cm-3
のp-In0.3Ga0.7Asコンタクト層10が順に成長された層構
造である。
-GaAs 基板 1 上に,Inの組成を 0から0.3 までリニア
に変化させながら成長した厚さ 2μｍ，キャリア濃度 1
×1018cm-3の n-InGaAs 組成傾斜層(格子緩和層) 2,厚
さ 1μｍ，キャリア濃度 1×1018cm-3の n-In0.3Ga0.7A
s バッファ層 3,厚さ 1μｍ，キャリア濃度 1×1019cm
-3の n-In0.8Ga0.2Pクラッド層 4,厚さ 3 nm,ノンドー
プの n-GaAs 中間層 (保護層) 5,厚さ 100 nm,ノンドー
プの In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 6,厚さ 7 nm,
ノンドープの In0.4Ga0.6As 活性層 7,厚さ 100 nm,ノ
ンドープの In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 8,厚さ
1μｍ，キャリア濃度 1×1018cm-3の p-In0.8Ga0.2Pク
ラッド層 9,厚さ 0.5μｍ，キャリア濃度 2×1019cm-3
のp-In0.3Ga0.7Asコンタクト層10が順に成長された層構
造である。
【００１８】上記の各層は n-GaAs 中間層 (保護層) 5
と In0.4Ga0.6As 活性層 7を除いて, n-In0.3Ga0.7As
バッファ層 3に格子整合している。通常, これらの層は
有機金属気相成長(MOCVD) 法により１回成長で作製して
いるが, 実施例では, n-In0.8Ga0.2P クラッド層 4の成
長温度に着目し，成長温度を下げるほど，n-In0.8Ga0.2
P クラッド層 4の表面の凹凸が低くなって平坦性が向上
するために成長温度を 600℃以下で成長した。
と In0.4Ga0.6As 活性層 7を除いて, n-In0.3Ga0.7As
バッファ層 3に格子整合している。通常, これらの層は
有機金属気相成長(MOCVD) 法により１回成長で作製して
いるが, 実施例では, n-In0.8Ga0.2P クラッド層 4の成
長温度に着目し，成長温度を下げるほど，n-In0.8Ga0.2
P クラッド層 4の表面の凹凸が低くなって平坦性が向上
するために成長温度を 600℃以下で成長した。
【００１９】また，前記のように成長温度を下げると欠
陥が増加するため， In0.4Ga0.6As活性層 7やその近傍
の In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 6, 8 は630 ℃以
上で成長する。
陥が増加するため， In0.4Ga0.6As活性層 7やその近傍
の In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 6, 8 は630 ℃以
上で成長する。
【００２０】従って, 実施例では n-In0.8Ga0.2Pクラッ
ド層 4は 600℃以下の温度で成長し，そこで一度成長を
中断し，成長温度を 630℃以上に上げてから成長した。
また，InGaP 層を燐雰囲気にさらしたまま成長を中断す
ると, 燐は離脱しやすいため，その表面に厚さ 3 nm,ノ
ンドープの n-GaAs 中間層 (保護層) 5 を成長した。
ド層 4は 600℃以下の温度で成長し，そこで一度成長を
中断し，成長温度を 630℃以上に上げてから成長した。
また，InGaP 層を燐雰囲気にさらしたまま成長を中断す
ると, 燐は離脱しやすいため，その表面に厚さ 3 nm,ノ
ンドープの n-GaAs 中間層 (保護層) 5 を成長した。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば，格子緩和層上に形成す
るレーザの各層の平坦化を図ることができ，その結果,
活性層中のキャリアの再結合の増加を防止してレーザの
発光効率の向上に寄与することができる。
るレーザの各層の平坦化を図ることができ，その結果,
活性層中のキャリアの再結合の増加を防止してレーザの
発光効率の向上に寄与することができる。
【図１】 本発明の実施例の説明図
【図２】 本発明の効果の説明図
【図３】 本発明の保護膜の効果を示す断面図
1 n-GaAs 基板 2 Inの組成が 0から0.3 の n-InGaAs 組成傾斜層 (格
子緩和層) 3 n-In0.3Ga0.7As バッファ層 4 n-In0.8Ga0.2Pクラッド層 5 n-GaAs 中間層 (保護層) 6 In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 7 In0.4Ga0.6As 活性層 8 In0.4Ga0.6As0.8P0.2 光閉じ込め層 9 p-In0.8Ga0.2Pクラッド層 10 p-In0.3Ga0.7As コンタクト層
子緩和層) 3 n-In0.3Ga0.7As バッファ層 4 n-In0.8Ga0.2Pクラッド層 5 n-GaAs 中間層 (保護層) 6 In0.4Ga0.6As0.8P0.2光閉じ込め層 7 In0.4Ga0.6As 活性層 8 In0.4Ga0.6As0.8P0.2 光閉じ込め層 9 p-In0.8Ga0.2Pクラッド層 10 p-In0.3Ga0.7As コンタクト層
Claims (5)
- 【請求項１】 気相成長法により, III-V 族半導体材料
を用いて基板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を
形成し，該格子緩和層の上にクラッド層を第１の成長温
度で成長し，次いで, 該クラッド層の上にレーザを構成
する各層を成長し，この際少なくとも活性層を該第１の
成長温度より高温の第２の成長温度で成長することを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 気相成長法により, III-V 族半導体材料
を用いて基板上に組成を徐々に変化させる格子緩和層を
形成し，該格子緩和層の上にクラッド層及び該クラッド
層からの成分元素の離脱を防止する材料からなる保護層
を第１の成長温度で成長し，次いで, 該クラッド層の上
にレーザを構成する各層を成長し，この際少なくとも活
性層を該第１の成長温度より高温の第２の成長温度で成
長することを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 前記クラッド層が，少なくともインジウ
ム，ガリウム及び燐を含むことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項４】 前記第１の温度が 600℃以下, 前記第２
の温度が 630℃以上であることを特徴とする請求項１乃
至３記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項５】 前記保護膜がGaAsからなることを特徴と
する請求項２乃至４記載の記載の半導体レーザの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6578095A JPH08264882A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6578095A JPH08264882A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264882A true JPH08264882A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13296902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6578095A Withdrawn JPH08264882A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08264882A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011060900A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子の製造方法およびランプ、電子機器、機械装置 |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP6578095A patent/JPH08264882A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011060900A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子の製造方法およびランプ、電子機器、機械装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |