JPH088218B2 - 化合物半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の形成方法Info
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- JPH088218B2 JPH088218B2 JP5274187A JP27418793A JPH088218B2 JP H088218 B2 JPH088218 B2 JP H088218B2 JP 5274187 A JP5274187 A JP 5274187A JP 27418793 A JP27418793 A JP 27418793A JP H088218 B2 JPH088218 B2 JP H088218B2
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- JP
- Japan
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- thin film
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- semiconductor thin
- compound semiconductor
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、段差を有する化合物
半導体基板上に量子井戸構造を有する化合物半導体薄膜
を積層するエピタキシャル成長方法に関するものであ
る。
半導体基板上に量子井戸構造を有する化合物半導体薄膜
を積層するエピタキシャル成長方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】最近の光情報処理分野において、光ディ
スク等の光学的記録再生装置が用いられるようになって
いる。この光学的記録再生装置には、データの書き込
み、読み出し、消去用の半導体レーザが用いられる。そ
して、用途により、書き込みの後すぐに読み出したい場
合とか、消去しつつその後に書き込み、読み出しを行な
いたい場合がある。この場合、書き込み用の半導体レー
ザ光の波長（λWとする）と読み出し用の半導体レーザ
光の波長（λRとする）は異なる方がよい（λW＞
λ R）。何故ならばこれらの半導体レーザは近接して配
置されているので、読み出し時に書き込み時の信号が混
ざることをさけるためであり、読み出し時の信号を正確
にするため、読み出し用レーザ光のスポット径を小さく
する（波長を短くする）ためでもある。
スク等の光学的記録再生装置が用いられるようになって
いる。この光学的記録再生装置には、データの書き込
み、読み出し、消去用の半導体レーザが用いられる。そ
して、用途により、書き込みの後すぐに読み出したい場
合とか、消去しつつその後に書き込み、読み出しを行な
いたい場合がある。この場合、書き込み用の半導体レー
ザ光の波長（λWとする）と読み出し用の半導体レーザ
光の波長（λRとする）は異なる方がよい（λW＞
λ R）。何故ならばこれらの半導体レーザは近接して配
置されているので、読み出し時に書き込み時の信号が混
ざることをさけるためであり、読み出し時の信号を正確
にするため、読み出し用レーザ光のスポット径を小さく
する（波長を短くする）ためでもある。
【０００３】他には高品位テレビ画像を記録する場合に
も、輝度信号とカラー信号を別々の波長の２種類のレー
ザ光で書き込みたい要望がある。このような状況におい
て、近年、波長の異なる複数個の半導体レーザを１チッ
プ化したい要望がますます強くなってきている。又、複
数のレーザ光を放射する半導体レーザ装置は、大容量通
信を行うための光多重通信の光源としても強く要望され
ている。
も、輝度信号とカラー信号を別々の波長の２種類のレー
ザ光で書き込みたい要望がある。このような状況におい
て、近年、波長の異なる複数個の半導体レーザを１チッ
プ化したい要望がますます強くなってきている。又、複
数のレーザ光を放射する半導体レーザ装置は、大容量通
信を行うための光多重通信の光源としても強く要望され
ている。
【０００４】従来、複数のレーザ光を放射できる１チッ
プの半導体レーザとして図４に示すような通常のダブル
ヘテロ構造を２度積層し、上部のダブルヘテロ構造の一
部を除去して、下部のダブルヘテロ構造に対する半導体
レーザ用の電極を形成したものがある（Shiro Sakai;El
ectronics Lett.1817(1982)）。
プの半導体レーザとして図４に示すような通常のダブル
ヘテロ構造を２度積層し、上部のダブルヘテロ構造の一
部を除去して、下部のダブルヘテロ構造に対する半導体
レーザ用の電極を形成したものがある（Shiro Sakai;El
ectronics Lett.1817(1982)）。
【０００５】この半導体レーザは、活性層１に対して電
極５、活性層３に対して電極４が各々レーザ駆動用の電
極となっている。電極３は共通電極であり、今Ａ領域の
半導体レーザを駆動させると発振波長λ1のレーザ光が
出射され、Ｂ領域の半導体レーザを駆動させると発振波
長λ2のレーザ光が出射される仕組になっていた（λ1≠
λ2）。
極５、活性層３に対して電極４が各々レーザ駆動用の電
極となっている。電極３は共通電極であり、今Ａ領域の
半導体レーザを駆動させると発振波長λ1のレーザ光が
出射され、Ｂ領域の半導体レーザを駆動させると発振波
長λ2のレーザ光が出射される仕組になっていた（λ1≠
λ2）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造のものではＡ領域の電極４の材料（例えばＡｕ／Ｓ
ｎ）とＢ領域の電極２の材料（Ａｕ／Ｚｎ）とは異なる
ので少なくとも３度の電極形成工程を必要とし、また各
半導体レーザの活性領域が異なるエピタキシャル層で構
成される等のプロセスが複雑となる難点があった。
造のものではＡ領域の電極４の材料（例えばＡｕ／Ｓ
ｎ）とＢ領域の電極２の材料（Ａｕ／Ｚｎ）とは異なる
ので少なくとも３度の電極形成工程を必要とし、また各
半導体レーザの活性領域が異なるエピタキシャル層で構
成される等のプロセスが複雑となる難点があった。
【０００７】そこで、本発明はこれらの難点を解決する
化合物半導体薄膜の形成方法を提供するものである。
化合物半導体薄膜の形成方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明の技術的な手段は、少なくとも第１の平坦領域と、
前記第１の平坦領域より段差領域を介して前記基板寄り
に形成した第２の平坦領域とを有する化合物半導体基板
上に、１回のエピタキシャル成長により、前記第１の平
坦領域と前記第２の平坦領域とに、２元系あるいは３元
系以上の組成の異なった２種類以上の化合物半導体薄膜
を積層して量子井戸層構造になるようエピタキシャル成
長することで、前記第１の平坦領域上の化合物半導体薄
膜の膜厚は、前記第２の平坦領域上の化合物半導体薄膜
の膜厚とは異なるようにエピタキシャル成長できる化合
物半導体薄膜の形成方法とする。
発明の技術的な手段は、少なくとも第１の平坦領域と、
前記第１の平坦領域より段差領域を介して前記基板寄り
に形成した第２の平坦領域とを有する化合物半導体基板
上に、１回のエピタキシャル成長により、前記第１の平
坦領域と前記第２の平坦領域とに、２元系あるいは３元
系以上の組成の異なった２種類以上の化合物半導体薄膜
を積層して量子井戸層構造になるようエピタキシャル成
長することで、前記第１の平坦領域上の化合物半導体薄
膜の膜厚は、前記第２の平坦領域上の化合物半導体薄膜
の膜厚とは異なるようにエピタキシャル成長できる化合
物半導体薄膜の形成方法とする。
【０００９】また段差領域上の化合物半導体薄膜の膜厚
は、第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と前記第
２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚との間である。
は、第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と前記第
２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚との間である。
【００１０】
【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。
発明者らは、研究の結果、段差構造を有する基板上にエ
ピタキシャル成長した場合、平坦領域および段差領域に
おいて成長速度が異なることを見出した。つまり結果的
には、各領域において各成長層の層厚が異なることにな
るのである。
発明者らは、研究の結果、段差構造を有する基板上にエ
ピタキシャル成長した場合、平坦領域および段差領域に
おいて成長速度が異なることを見出した。つまり結果的
には、各領域において各成長層の層厚が異なることにな
るのである。
【００１１】基板上に超薄膜を交互に積み重ねた単一量
子井戸（Single-quantum well,SQW）あるいは多重量子
井戸（multi-quantum well,MQW）は、超薄膜である量子
井戸層の膜厚が異なることになる。つまり、一回の成長
工程で膜厚の異なる、量子井戸構造を有する化合物半導
体層をエピタキシャル成長できる。
子井戸（Single-quantum well,SQW）あるいは多重量子
井戸（multi-quantum well,MQW）は、超薄膜である量子
井戸層の膜厚が異なることになる。つまり、一回の成長
工程で膜厚の異なる、量子井戸構造を有する化合物半導
体層をエピタキシャル成長できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明のエピタキシャル成長方法を用
いて、半導体レーザ装置を製造した実施例について図１
〜図３にもとづき説明する。
いて、半導体レーザ装置を製造した実施例について図１
〜図３にもとづき説明する。
【００１３】（実施例１）本発明の第１の実施例を示す
図１において、ＧａＡｓ等化合物半導体基板６をエッチ
ングによって段差を設け、この段差付き半導体基板６上
にバッファ層ＧａＡｓ７、第１のクラッド層であるＡｌ
xＧａ1-xＡｓ（ｘ〜０．４）層８と、膜厚が１０〜２０
０Åの組成の異なる２種類以上の化合物半導体を交互に
３層以上積み重ねた薄膜多層領域、たとえばＡｌyＧａ
1-yＡｓ（ｙ〜０．３）層とＧａＡｓ層で構成される薄
膜多層領域（ＳＱＷ層またはＭＱＷ層）９、第２のクラ
ッド層であるＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ〜０．４）層１０、
キャップ層ＧａＡｓ１１を順次エピタキシャル成長法に
より形成する。第１および第２のクラッド層８，１０の
半導体の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯幅
と同じか、それ以上広いものである。
図１において、ＧａＡｓ等化合物半導体基板６をエッチ
ングによって段差を設け、この段差付き半導体基板６上
にバッファ層ＧａＡｓ７、第１のクラッド層であるＡｌ
xＧａ1-xＡｓ（ｘ〜０．４）層８と、膜厚が１０〜２０
０Åの組成の異なる２種類以上の化合物半導体を交互に
３層以上積み重ねた薄膜多層領域、たとえばＡｌyＧａ
1-yＡｓ（ｙ〜０．３）層とＧａＡｓ層で構成される薄
膜多層領域（ＳＱＷ層またはＭＱＷ層）９、第２のクラ
ッド層であるＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ〜０．４）層１０、
キャップ層ＧａＡｓ１１を順次エピタキシャル成長法に
より形成する。第１および第２のクラッド層８，１０の
半導体の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯幅
と同じか、それ以上広いものである。
【００１４】段差領域はプロントン照射あるいはエッチ
ングによる該当領域の除去あるいは前記エッチング除去
領域に窒化シリコンあるいは酸化シリコンあるいはポリ
イミドを埋めることにより電気的絶縁分離領域１４と
し、平坦領域を半導体レーザの活性領域として用いる。
平坦領域にはＰ型金属電極たとえばＡｕ／Ｚｕ層１２、
基板側にはｎ型金属電極たとえばＡｎ／Ｓｎ層１３をそ
れぞれ設け段差方向に垂直に劈開して反射面とすること
により図１に示すような半導体レーザ装置となる。
ングによる該当領域の除去あるいは前記エッチング除去
領域に窒化シリコンあるいは酸化シリコンあるいはポリ
イミドを埋めることにより電気的絶縁分離領域１４と
し、平坦領域を半導体レーザの活性領域として用いる。
平坦領域にはＰ型金属電極たとえばＡｕ／Ｚｕ層１２、
基板側にはｎ型金属電極たとえばＡｎ／Ｓｎ層１３をそ
れぞれ設け段差方向に垂直に劈開して反射面とすること
により図１に示すような半導体レーザ装置となる。
【００１５】前述したようにエピタキシャル成長層の成
長速度が上部平坦領域，段差領域，下部平坦領域の順で
遅くなり結果的には図３に示すように、この順で量子井
戸層の層厚が薄くなるため、発振波長は上部平坦領域に
おける発振波長λ3＞段差領域における発振波長λ5＞下
部平坦領域における発振波長λ4なる関係になり、各領
域で波長の異なった多波長半導体レーザ装置が得られ
る。図１に示す半導体レーザ装置は段差領域を電気的絶
縁分離領域として用いているので、発振波長はλ 3，λ4
の２種類となる。
長速度が上部平坦領域，段差領域，下部平坦領域の順で
遅くなり結果的には図３に示すように、この順で量子井
戸層の層厚が薄くなるため、発振波長は上部平坦領域に
おける発振波長λ3＞段差領域における発振波長λ5＞下
部平坦領域における発振波長λ4なる関係になり、各領
域で波長の異なった多波長半導体レーザ装置が得られ
る。図１に示す半導体レーザ装置は段差領域を電気的絶
縁分離領域として用いているので、発振波長はλ 3，λ4
の２種類となる。
【００１６】（実施例２）この発明の第２の実施例を図
２に基づいて述べる。エピタキシャル成長層の構成は第
１の実施例と同じであるが、平坦領域，段差領域共に半
導体レーザの活性領域とし、各領域の境界近傍を第１の
実施例と同様な方法で電気的に絶縁分離し、電極を形成
する。この実施例では、単一段差に対して、一回のエピ
タキシャル成長で３種類の波長の異なった半導体レーザ
ができることになる。更に複数の段差を形成した基板上
に本発明の構成を適用すれば更に多波長の半導体レーザ
が一度に形成できることは明らかである。
２に基づいて述べる。エピタキシャル成長層の構成は第
１の実施例と同じであるが、平坦領域，段差領域共に半
導体レーザの活性領域とし、各領域の境界近傍を第１の
実施例と同様な方法で電気的に絶縁分離し、電極を形成
する。この実施例では、単一段差に対して、一回のエピ
タキシャル成長で３種類の波長の異なった半導体レーザ
ができることになる。更に複数の段差を形成した基板上
に本発明の構成を適用すれば更に多波長の半導体レーザ
が一度に形成できることは明らかである。
【００１７】第１，第２の実施例に示す半導体レーザ装
置はＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＧａＡｓ系はもちろんのことＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に対しても適用できる。第２の
実施例において、段差領域における出射パターンは段差
の角度を自由に変えられるので、例えば、直角段差では
平坦領域における出射パターンに対し、段差領域では９
０゜回転した出射パターンも容易に得られる。又、薄膜
多層領域等は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal
organic chemical vopor deposition）で形成してもよ
いし、他の知られた成長方法、例えばＭＢＥ（Molecula
r Beam Epitaxy）法でも形成可能である。
置はＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＧａＡｓ系はもちろんのことＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に対しても適用できる。第２の
実施例において、段差領域における出射パターンは段差
の角度を自由に変えられるので、例えば、直角段差では
平坦領域における出射パターンに対し、段差領域では９
０゜回転した出射パターンも容易に得られる。又、薄膜
多層領域等は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal
organic chemical vopor deposition）で形成してもよ
いし、他の知られた成長方法、例えばＭＢＥ（Molecula
r Beam Epitaxy）法でも形成可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１回の
エピタキシャル成長工程で基板上に膜厚の異なった、量
子井戸構造を有する化合物半導体薄膜が形成できるの
で、この方法を用いれば、作製プロセスが簡単でしかも
極めて優れた特性のデバイスを再現性よく製造できる。
エピタキシャル成長工程で基板上に膜厚の異なった、量
子井戸構造を有する化合物半導体薄膜が形成できるの
で、この方法を用いれば、作製プロセスが簡単でしかも
極めて優れた特性のデバイスを再現性よく製造できる。
【図１】本発明を用いた一実施例である半導体レーザ装
置の構成を示す図
置の構成を示す図
【図２】本発明を用いた一実施例である半導体レーザ装
置の構成を示す図
置の構成を示す図
【図３】平坦領域、段差領域の各領域における薄膜多層
領域の層厚と発振波長との関係を説明するための図
領域の層厚と発振波長との関係を説明するための図
【図４】従来の多波長半導体レーザ装置の構成を示す図
６ ｎ型ＧａＡｓ基板 ８ 第１のクラッド層 ９ ＳＱＷまたはＭＱＷ層 １０ 第２のクラッド層 １２ 電極 １３ 電極 １４ 電気的絶縁分離領域
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも第１の平坦領域と、前記第１
の平坦領域より段差領域を介して前記基板寄りに形成し
た第２の平坦領域とを有する化合物半導体基板上に、１回のエピタキシャル成長により、前記第１の平坦領域
と前記第２の平坦領域とに、 ２元系あるいは３元系以上
の組成の異なった２種類以上の化合物半導体薄膜を積層
して量子井戸層構造になるようエピタキシャル成長する
ことで、前記第１の平坦領域上の化合物半導体薄膜の膜
厚は、前記第２の平坦領域上の化合物半導体薄膜の膜厚
とは異なるようにエピタキシャル成長できることを特徴
とする化合物半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 段差領域上の化合物半導体薄膜の膜厚
は、第１の平坦領域上の化合物半導体薄膜の膜厚と、第
２の平坦領域上の化合物半導体薄膜の膜厚との間である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の化合物
半導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5274187A JPH088218B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5274187A JPH088218B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2550885A Division JPH0638538B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 多波長半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224522A JPH06224522A (ja) | 1994-08-12 |
| JPH088218B2 true JPH088218B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17538253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5274187A Expired - Lifetime JPH088218B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088218B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638538B2 (ja) * | 1985-02-13 | 1994-05-18 | 松下電器産業株式会社 | 多波長半導体レーザ装置 |
| JPH0638538A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-02-10 | Meidensha Corp | 無停電電源装置の三相出力電圧平衡方式 |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP5274187A patent/JPH088218B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06224522A (ja) | 1994-08-12 |
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