JPS6144491A - 二重ヘテロ接合レ−ザ−又はｌｅｄの製造方法 - Google Patents
二重ヘテロ接合レ−ザ−又はｌｅｄの製造方法Info
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- JPS6144491A JPS6144491A JP60124051A JP12405185A JPS6144491A JP S6144491 A JPS6144491 A JP S6144491A JP 60124051 A JP60124051 A JP 60124051A JP 12405185 A JP12405185 A JP 12405185A JP S6144491 A JPS6144491 A JP S6144491A
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ＩｎＧａＡｓＰ の四成分能動層又はＩ
ｎ０１人８の三成分能動層を含み１．２μｍ力１ら１．
７戸の波長範囲の元を放出する二重ヘテロ接合形のレー
デ−およびＬＥＤの液相エピタキシィ（ＬｐＢ）−二よ
る製造方法（二重するものである。
ｎ０１人８の三成分能動層を含み１．２μｍ力１ら１．
７戸の波長範囲の元を放出する二重ヘテロ接合形のレー
デ−およびＬＥＤの液相エピタキシィ（ＬｐＢ）−二よ
る製造方法（二重するものである。
１２戸から１５μ島の間の波長の光発信器として連続運
転（；適したＩ ｎ ＧａＡｓ Ｐ／ Ｉ ｎＰ型レー
ザーとＬＥＤは通常ｎ型にドープされたＩｎＰ基板の（
１００）面上に構成される。その層構成はｎ型１ニドー
プされたＩｎＰバックァ層、ｎ型又はｐｍのＩｎＧａＡ
ｓＰ 能動層およびｐ型にドープされたＩｎＰカバー
層から成り、多くの場合接触抵抗低減のためにｐ 型に
ドープされたＩｎＱａＡｓ 接触層がそれに続く。この
種のレーザーとＬＥＤの製作は例えば液相エピタキシィ
によるのが有利である。
転（；適したＩ ｎ ＧａＡｓ Ｐ／ Ｉ ｎＰ型レー
ザーとＬＥＤは通常ｎ型にドープされたＩｎＰ基板の（
１００）面上に構成される。その層構成はｎ型１ニドー
プされたＩｎＰバックァ層、ｎ型又はｐｍのＩｎＧａＡ
ｓＰ 能動層およびｐ型にドープされたＩｎＰカバー
層から成り、多くの場合接触抵抗低減のためにｐ 型に
ドープされたＩｎＱａＡｓ 接触層がそれに続く。この
種のレーザーとＬＥＤの製作は例えば液相エピタキシィ
によるのが有利である。
光通信（二使用されるガラスファイバは１．５μ隅かう
１．７μｍまでの波長範囲（＝減衰の最小がある。
１．７μｍまでの波長範囲（＝減衰の最小がある。
この重要な波長範囲において元を放出するレーザーおよ
びＬＥＤを製作するためには、ｒｎｏａＡｓｐ能動層の
エネルギーギャップに対応する波長λ。
びＬＥＤを製作するためには、ｒｎｏａＡｓｐ能動層の
エネルギーギャップに対応する波長λ。
をそれに応じて長くしなければなうなｔ−０工ｎｏｉｎ
ＡｓＰ系のλ の最大は組成がＩｎＯ，５３Ｇａｏ、４
７ Ａ Ｂの場合で１．６５μｍに達する。三成分系レ
ーザー又は四成分ＬｇＤの放出波長はドーピング、注入
電流および温度に関係し、１．６５μｍから１７０μ島
の範囲内にある。しかし従来の液相エピタキシィ（ＬＰ
ｇ）による成層構造の場合１ｇ２１５戸とすると、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ 能動層がＩｎＰ層の成長（二使用される
Ｉｎ−Ｐ 溶液（二溶解するという難点がある。
ＡｓＰ系のλ の最大は組成がＩｎＯ，５３Ｇａｏ、４
７ Ａ Ｂの場合で１．６５μｍに達する。三成分系レ
ーザー又は四成分ＬｇＤの放出波長はドーピング、注入
電流および温度に関係し、１．６５μｍから１７０μ島
の範囲内にある。しかし従来の液相エピタキシィ（ＬＰ
ｇ）による成層構造の場合１ｇ２１５戸とすると、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ 能動層がＩｎＰ層の成長（二使用される
Ｉｎ−Ｐ 溶液（二溶解するという難点がある。
この溶解現象を避けるため能動層とカバー層の間に能動
層よりもλ２が短い四成分アンチ・ノルドパック層を成
長させることは既に提案されている「ジャパニーズ ジ
ャーナル オブ アプライド フィツクスＪ （Ｊａ
ｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ、 ）、鳥９、（１２」、 （１９８２）、ｐ、
Ｌ７５９〜Ｌ７６２）。 しかしこのアンチ・メルト
バック層は元ファイバの閉じ込め係数を低減させるから
極めて薄くしなければならない。この極めて薄り・暦の
追÷はＬＰＥ過程を複雑（ニし、再現性を悪化させる。
層よりもλ２が短い四成分アンチ・ノルドパック層を成
長させることは既に提案されている「ジャパニーズ ジ
ャーナル オブ アプライド フィツクスＪ （Ｊａ
ｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ、 ）、鳥９、（１２」、 （１９８２）、ｐ、
Ｌ７５９〜Ｌ７６２）。 しかしこのアンチ・メルト
バック層は元ファイバの閉じ込め係数を低減させるから
極めて薄くしなければならない。この極めて薄り・暦の
追÷はＬＰＥ過程を複雑（ニし、再現性を悪化させる。
ＩｎＯ，５３ＧａＯ，４７人３結晶の（１ｏｏ）面にＳ
ｎ−Ｉ ｎ−Ｐ 溶液からＩｎＰを溶解現象なしに成
長させることができることは文献（「７プライド フィ
ツクス レターズＪ （Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ）、３８． （１２）、 （１９８１
）、Ｉ）、１００３−１００４）に示されている。しか
しこのよう（ニして作られたＩｎＰ層はｎ型に高濃度ド
ープされているから、公知のｎ型ＩｎＰ基板上のレーザ
ー構造およびＬＥＤ構造のカバー層としては不適当であ
る。この場合ｐ型にドープされたＩｎＰカバー層を必要
とする。
ｎ−Ｉ ｎ−Ｐ 溶液からＩｎＰを溶解現象なしに成
長させることができることは文献（「７プライド フィ
ツクス レターズＪ （Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ）、３８． （１２）、 （１９８１
）、Ｉ）、１００３−１００４）に示されている。しか
しこのよう（ニして作られたＩｎＰ層はｎ型に高濃度ド
ープされているから、公知のｎ型ＩｎＰ基板上のレーザ
ー構造およびＬＥＤ構造のカバー層としては不適当であ
る。この場合ｐ型にドープされたＩｎＰカバー層を必要
とする。
しきい値電流が低く光出力が大きいレーザーとするため
エピタキシャル成長層の堆積にきのこ形の構造を作るこ
とも文献（「ジャパニーズ ジャーナル オブ ７プラ
イド フイジクス（Ｊａｐ−ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ） 、２２（１１
）、＋９８３．ｐ、Ｌ７２１−Ｌ７２３）ｌ二記載され
公知である。きのこ構造レーザーの電気的光学的特性は
通常の埋込みヘテロ構造レーザーと同等であるが、−回
のエビタキンイ過程ですることからその製造は技術的に
簡単である。
エピタキシャル成長層の堆積にきのこ形の構造を作るこ
とも文献（「ジャパニーズ ジャーナル オブ ７プラ
イド フイジクス（Ｊａｐ−ａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ） 、２２（１１
）、＋９８３．ｐ、Ｌ７２１−Ｌ７２３）ｌ二記載され
公知である。きのこ構造レーザーの電気的光学的特性は
通常の埋込みヘテロ構造レーザーと同等であるが、−回
のエビタキンイ過程ですることからその製造は技術的に
簡単である。
（発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、液相エピタキシィによって作られた
１２μｍから１７μｍの間の波長の光を放出し、アンチ
・メルトバック層を必要と、しないＩｎＧａＡｓＰおよ
びＩｎＧａＡｓ二重ヘテロ構造レーザーとＬＥＤに対し
て統一的な構成を与えることである。
１２μｍから１７μｍの間の波長の光を放出し、アンチ
・メルトバック層を必要と、しないＩｎＧａＡｓＰおよ
びＩｎＧａＡｓ二重ヘテロ構造レーザーとＬＥＤに対し
て統一的な構成を与えることである。
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げた工
程を採用することに達成される。
程を採用することに達成される。
この発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。
に示されている。
この発明によればｐ型基板上（二積み重ねられた逆型の
積層構造（二組台せてＩ ｎＧａＡｓＰ 又はＩｎＧ
ａＡｓ の能動層上（二Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ 溶液中から
ＩｎＰを溶解作用無しに成長させること（二より７ンチ
・メルトパンク層を除外することができる。
積層構造（二組台せてＩ ｎＧａＡｓＰ 又はＩｎＧ
ａＡｓ の能動層上（二Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ 溶液中から
ＩｎＰを溶解作用無しに成長させること（二より７ンチ
・メルトパンク層を除外することができる。
この場合Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ 溶液から成長したＩｎＰ
カバー層はｎ型で正当な導電型を示している。
カバー層はｎ型で正当な導電型を示している。
カバー層の成長中能物層の溶解は無視できる程僅かであ
るが、これはまず第一にＳｎ、′ｇ液へのＧａとＡｌｌ
の溶解度は同じ温度においてＩｎ溶液への溶解度の半分
であること（二より、第二にはＩｎＰのＳｎ溶液への溶
解度が同じ温度においてＩｎ溶液への溶解度より著しく
゛高く、カバー層の成長速度を等しくするとＳｎ−Ｉｎ
−Ｐ溶液の成長温度を著しく低くすることができること
（：よるものである。例えばＩｎ−Ｐ 溶液の場合成長
温度は約７００℃であＩへＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液の場合的
＝１７０℃となってＧａとＡｌｌの溶解度が更に低下す
る。第三の理由としてはＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液の過飽和（
二より高い成長速度がカバー層の成長開始時に達成され
、それによって能動層の溶解が可能である時間が短縮さ
れる。
るが、これはまず第一にＳｎ、′ｇ液へのＧａとＡｌｌ
の溶解度は同じ温度においてＩｎ溶液への溶解度の半分
であること（二より、第二にはＩｎＰのＳｎ溶液への溶
解度が同じ温度においてＩｎ溶液への溶解度より著しく
゛高く、カバー層の成長速度を等しくするとＳｎ−Ｉｎ
−Ｐ溶液の成長温度を著しく低くすることができること
（：よるものである。例えばＩｎ−Ｐ 溶液の場合成長
温度は約７００℃であＩへＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液の場合的
＝１７０℃となってＧａとＡｌｌの溶解度が更に低下す
る。第三の理由としてはＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液の過飽和（
二より高い成長速度がカバー層の成長開始時に達成され
、それによって能動層の溶解が可能である時間が短縮さ
れる。
これによって得られる利点は、アンチ・メルトバック層
を省略して逆の順序Ｃ：層を重ねることにより最大光放
出波長が１７μｍであるレーザー又はＬＥＤを三層のエ
ピタキシャル成長層によって構成できることである。更
に１５μ島から１７μｍまでの波長領域に対して構造が
簡単で再現性良く、従って廉価に製作できるレーザーと
ＬＥＤが提供される。
を省略して逆の順序Ｃ：層を重ねることにより最大光放
出波長が１７μｍであるレーザー又はＬＥＤを三層のエ
ピタキシャル成長層によって構成できることである。更
に１５μ島から１７μｍまでの波長領域に対して構造が
簡単で再現性良く、従って廉価に製作できるレーザーと
ＬＥＤが提供される。
この発明の別の利点は逆型の層配列により高い比接触抵
抗値（ρｃｘｌＯ−’Ωｃ＋ｍ” ）を示すｐ型層接触
部が大きな面積の基板側の面（二置かれ、極めて低い比
接触抵抗値（ρ。〜ｌ Ｏ−’ΩＣ１ｌ” ） のｎ
型層接触部は基板側に比べて小面積の構造化されたエピ
タキシャル層側に置かれていることである。ｎ型層接触
部の抵抗はＳｎ溶液から析出した１ｎＰｆＪが高いキャ
リヤ密度（３〜４ Ｘ ｌ Ｏｎ Ｃ＠−”）と低い比
抵抗（ρｚ３Ｘｌｏ−’Ωｃｍ）を示すことによって更
（二低下している。レーザー又はＬＥＤ全体のオーム抵
抗従って損失電力はこの発明（二よる層配列構成の場合
著しく小さい。これ（二よって従来行われているよう（
二接触抵抗を低減させるため接触部とカバー層の間にＩ
ｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりもエネルギーギヤツ
ブが狭い材料の接触層を設けることは不必要となる。
抗値（ρｃｘｌＯ−’Ωｃ＋ｍ” ）を示すｐ型層接触
部が大きな面積の基板側の面（二置かれ、極めて低い比
接触抵抗値（ρ。〜ｌ Ｏ−’ΩＣ１ｌ” ） のｎ
型層接触部は基板側に比べて小面積の構造化されたエピ
タキシャル層側に置かれていることである。ｎ型層接触
部の抵抗はＳｎ溶液から析出した１ｎＰｆＪが高いキャ
リヤ密度（３〜４ Ｘ ｌ Ｏｎ Ｃ＠−”）と低い比
抵抗（ρｚ３Ｘｌｏ−’Ωｃｍ）を示すことによって更
（二低下している。レーザー又はＬＥＤ全体のオーム抵
抗従って損失電力はこの発明（二よる層配列構成の場合
著しく小さい。これ（二よって従来行われているよう（
二接触抵抗を低減させるため接触部とカバー層の間にＩ
ｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓよりもエネルギーギヤツ
ブが狭い材料の接触層を設けることは不必要となる。
この発明によれば、１構造をきのこ形とすることＣ：よ
り製造（：際してのエピタキシイエ程段がＢＨ構造（二
重べて減少する外（二、メサの下部切り込みがｆｉｌ、
Ｉｔにコントロールされそれによって能動層の幅も極め
て精＠（＝再現可能となるという利点が得られる。更に
メサの下側をＶ形（：エツチすることによりメサ自体が
ｓｉｏ、層によって表面安定化されるだけではなく、５
ｉ０２が能動層の縁端にも析出する。この析出により光
放出の基板横モードが数μ陽の能動層ストライブ幅まで
拡がる。
り製造（：際してのエピタキシイエ程段がＢＨ構造（二
重べて減少する外（二、メサの下部切り込みがｆｉｌ、
Ｉｔにコントロールされそれによって能動層の幅も極め
て精＠（＝再現可能となるという利点が得られる。更に
メサの下側をＶ形（：エツチすることによりメサ自体が
ｓｉｏ、層によって表面安定化されるだけではなく、５
ｉ０２が能動層の縁端にも析出する。この析出により光
放出の基板横モードが数μ陽の能動層ストライブ幅まで
拡がる。
この外（二回り込みエッチされた表面の安定化に際して
メサ縁端ｌニカパ一層とパック７層の間１こＳｉｎ、層
の間（＝Ｓｉｏ！ブリッジが形成され、メサを他の手段
無しに充分機械的（二安定（二する。きのこ層構造は室
温における連続運転のしきい値電流を低下させ、逆の順
序（二重ねられた！ｉ層構造は流路抵抗を低くする。こ
れらの利点に基くレーザーの低い損失電力は、チップを
基板側で例えば銅製の熱の吸い込み（＝はんだ付けする
ことを可能にする。これによってエビタキノヤル層側で
熱の吸い込みにはんだ付けする方法に比べて組立てを著
しく簡略化することができる。基板側ではんだ付は下る
という熱伝Ｊヱの点では不利な方法にも拘らず、損失電
力が低いこと（二よりｐｎ接合部の温度従ってしきい値
電流はそれ程上昇しない。
メサ縁端ｌニカパ一層とパック７層の間１こＳｉｎ、層
の間（＝Ｓｉｏ！ブリッジが形成され、メサを他の手段
無しに充分機械的（二安定（二する。きのこ層構造は室
温における連続運転のしきい値電流を低下させ、逆の順
序（二重ねられた！ｉ層構造は流路抵抗を低くする。こ
れらの利点に基くレーザーの低い損失電力は、チップを
基板側で例えば銅製の熱の吸い込み（＝はんだ付けする
ことを可能にする。これによってエビタキノヤル層側で
熱の吸い込みにはんだ付けする方法に比べて組立てを著
しく簡略化することができる。基板側ではんだ付は下る
という熱伝Ｊヱの点では不利な方法にも拘らず、損失電
力が低いこと（二よりｐｎ接合部の温度従ってしきい値
電流はそれ程上昇しない。
更に基板側のはんだ付けはレーザーを他のデバイスと集
積する際の前提となるものである。
積する際の前提となるものである。
（実施例〕
図面（二ついてこの発明を更に詳細に説明する。
第１図：：示した二重ヘテロ接合レーザー又はＬＥＤは
、温度コントロールされた炉内でＨ２雰囲気中のＬＰＥ
により析出したものである。ｐ型にドープされたＩｎＰ
基＠１の（ｔｏｏ）面にｐ型にドープされたＩｎＰバッ
ファ層２を析出させ。
、温度コントロールされた炉内でＨ２雰囲気中のＬＰＥ
により析出したものである。ｐ型にドープされたＩｎＰ
基＠１の（ｔｏｏ）面にｐ型にドープされたＩｎＰバッ
ファ層２を析出させ。
能動層との間にできるだけ乱れのない接合を形成させる
。その上にエネルギー間隙波長λ３が１５ｐｍ以上のＩ
ｎＧａＡＩｔＰ又はＩｌ］ａＡｓの能ｇｊｊＪ層あるい
はス −１．６５ ｐａのＩｎ ０．５３ ”０．４７
Ａｓの能動層３を析出させ、更にその上にｎ 型（ニド
ープされたＩｎＰカバー層４を設ける。７と８は接続端
子又は電極を表わしている。
。その上にエネルギー間隙波長λ３が１５ｐｍ以上のＩ
ｎＧａＡＩｔＰ又はＩｌ］ａＡｓの能ｇｊｊＪ層あるい
はス −１．６５ ｐａのＩｎ ０．５３ ”０．４７
Ａｓの能動層３を析出させ、更にその上にｎ 型（ニド
ープされたＩｎＰカバー層４を設ける。７と８は接続端
子又は電極を表わしている。
ＩｎＰカバー層の成長に使用されるＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液
は、ＳｎＣ対するＰの高い溶解度の原因となる高いリン
蒸気圧を作り、Ｐが蒸発して溶液の飽和温度を下げる。
は、ＳｎＣ対するＰの高い溶解度の原因となる高いリン
蒸気圧を作り、Ｐが蒸発して溶液の飽和温度を下げる。
このリンの損失（二より溶液中の原子比率ＸはｘＱ’ｌ
＜ｘ（Ｉｎ）となり、ｘ （Ｐｌ −ｘ （Ｉｎ）であ
るＩｎＰ−Ｓｎ 溶液の公知の状態図は使用できない
。しかしＳｎ−Ｉｎ−Ｐ系の状態図を決定しＰの蒸発損
失を温度の関数として測定することにより、均質化の過
程とＩｎＰカバー層の成長過程中のＳｎ−Ｉｎ−Ｐ
溶液の組成と飽和温度を精確（二計算することができる
。
＜ｘ（Ｉｎ）となり、ｘ （Ｐｌ −ｘ （Ｉｎ）であ
るＩｎＰ−Ｓｎ 溶液の公知の状態図は使用できない
。しかしＳｎ−Ｉｎ−Ｐ系の状態図を決定しＰの蒸発損
失を温度の関数として測定することにより、均質化の過
程とＩｎＰカバー層の成長過程中のＳｎ−Ｉｎ−Ｐ
溶液の組成と飽和温度を精確（二計算することができる
。
各層の成長（１使用される溶液はこの実施例の場合水平
形の子房移動るつぼ１：入れられる。このるつぼの総て
の室は黒鉛の蓋で閉鎖される。Ｈ，雰囲気の流速は０．
５層ｍ／Ｓであった。
形の子房移動るつぼ１：入れられる。このるつぼの総て
の室は黒鉛の蓋で閉鎖される。Ｈ，雰囲気の流速は０．
５層ｍ／Ｓであった。
るつぼの第−室にはＺｎをドープされたＩ ｎ−Ｐ溶液
が入れられ、第二室にはＧａとＡｓの割合が等しく（ｘ
（Ｏａ）−Ｘ（Ａｓ）−１，１３％）Ｉｎ０．５３Ｇａ
Ｏ，４７Ａｓ との平衡状態（＝おいて飽和温度が５０
５℃である非ドープＩｎ−Ｇａ−Ａｓ 溶液が入れられ
、第三室は空であり、第四室にはＳｎ／り当り１８．５
ｍｇ のＩｎＰを含む溶液が渚だされる。
が入れられ、第二室にはＧａとＡｓの割合が等しく（ｘ
（Ｏａ）−Ｘ（Ａｓ）−１，１３％）Ｉｎ０．５３Ｇａ
Ｏ，４７Ａｓ との平衡状態（＝おいて飽和温度が５０
５℃である非ドープＩｎ−Ｇａ−Ａｓ 溶液が入れられ
、第三室は空であり、第四室にはＳｎ／り当り１８．５
ｍｇ のＩｎＰを含む溶液が渚だされる。
炉は５４０°Ｃに加熱され溶液を均質化する。均質化の
時間の実測値は３０分（二過ぎないが、これはＳｎ−１
ｎ−Ｐｒｓ液からのＰの蒸発損失をできるだけ少くする
ように充分短＜、シかも三層のエピタキシャル成長層の
総てを一様な厚さとするには充分な長さくニなっている
。
時間の実測値は３０分（二過ぎないが、これはＳｎ−１
ｎ−Ｐｒｓ液からのＰの蒸発損失をできるだけ少くする
ように充分短＜、シかも三層のエピタキシャル成長層の
総てを一様な厚さとするには充分な長さくニなっている
。
この予備加熱が終りＰが５２０℃まで冷却されると、基
板を第−室に入れ、５２０℃の温度から５０１℃の温度
になるまでの間バッファ層を成長させる。ここで基板を
第二室の下Ｃ二重し、５０１℃の定温で能動層を成長さ
せる。ＩｎＧａＡｓＰ 層とする際（二は第四室から
蒸発するＰがＩｎ−Ｇａ−Ａｓ融体をＰで飽和させるか
ら、Ｉｎ−Ｇａ−Ａｓ触体にＰを加える必要はない。
板を第−室に入れ、５２０℃の温度から５０１℃の温度
になるまでの間バッファ層を成長させる。ここで基板を
第二室の下Ｃ二重し、５０１℃の定温で能動層を成長さ
せる。ＩｎＧａＡｓＰ 層とする際（二は第四室から
蒸発するＰがＩｎ−Ｇａ−Ａｓ融体をＰで飽和させるか
ら、Ｉｎ−Ｇａ−Ａｓ触体にＰを加える必要はない。
１次の行程段において基板を空室の下に導き炉の温度を
４７３０℃に下げる。基板を第四室の下（二移しな後Ｓ
ｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液を使用してＩｎＰカバー層の成長を開
始させ、炉の冷却速度を１０℃／ｈに保つ。２０分内に
層の厚さは１５μｍとなるが、その際最初の数秒で層は
０１３μ島の厚さに成長する。この溶液の飽和温度は予
備加熱前は４７８８℃で予備加熱後は４７８０℃、エピ
タキシィ後は４７６５℃である。
４７３０℃に下げる。基板を第四室の下（二移しな後Ｓ
ｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液を使用してＩｎＰカバー層の成長を開
始させ、炉の冷却速度を１０℃／ｈに保つ。２０分内に
層の厚さは１５μｍとなるが、その際最初の数秒で層は
０１３μ島の厚さに成長する。この溶液の飽和温度は予
備加熱前は４７８８℃で予備加熱後は４７８０℃、エピ
タキシィ後は４７６５℃である。
このようにして作られたＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザ
ーの種々の温度における放射光一温度特性曲線を第２図
（；示す。このレーザーはきのこ形構造を備え、波長λ
−１５４μ島の光を放出する。
ーの種々の温度における放射光一温度特性曲線を第２図
（；示す。このレーザーはきのこ形構造を備え、波長λ
−１５４μ島の光を放出する。
この実施例の室温における連続運転のしきい値電流Ｉｔ
ｈ は７８ｍＡ、Ｌきい値電流密度ｊｔｈは１１．９
ｋ Ａ／Ｃｍ”、特性曲線の急峻度ηは０．０８Ｗ／
Ａ。
ｈ は７８ｍＡ、Ｌきい値電流密度ｊｔｈは１１．９
ｋ Ａ／Ｃｍ”、特性曲線の急峻度ηは０．０８Ｗ／
Ａ。
温度感度Ｔ０は５３にである。連続運転に際して境１面
当りｎｍＷまでのつＴｈ出力は困難無く達成される。能
動領域の寸法ｄ、 ３およびＬの値も第２囚に示され
ている。
当りｎｍＷまでのつＴｈ出力は困難無く達成される。能
動領域の寸法ｄ、 ３およびＬの値も第２囚に示され
ている。
上記のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザーをしきい値より
１５％増しの励起電流により鏡当り出力０．８ｍＷ１；
発振させたときの放射スペクトルを第３図に示す。レー
ザーは波長λ−１，５４μｍを中心として僅かの縦モー
ドを伴って主として基本横モードで振動する。モード波
長間隔ｌλは１．３２ ｎｍである。
１５％増しの励起電流により鏡当り出力０．８ｍＷ１；
発振させたときの放射スペクトルを第３図に示す。レー
ザーは波長λ−１，５４μｍを中心として僅かの縦モー
ドを伴って主として基本横モードで振動する。モード波
長間隔ｌλは１．３２ ｎｍである。
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ レーザー又はそれ（二対応す
るＬＥＤを製作するためには、原理的ＣＳｎ−Ｉｎ−Ｐ
溶液あるいはＩｎ −Ｇａ−Ａｓ溶液を入れた移動るつ
ぼ室を気密に閉鎖するだけでよい。しかしこの種の閉鎖
は実現困難であるから、エピタキシィ過程を二段階に分
割する方がより効果的である。第一段階ではＳｎ−Ｉｎ
−Ｐ溶液が炉内に存在しない状態でバッファ層と能動層
を成長させる。この場合閉じ込められたＩｎ−Ｐ溶液か
らのＰの蒸発は無視できる程度であって、Ｉ ｎ −Ｇ
ａ −Ａｓ 溶液のＰによる汚染は起り得ないから、両
層の成長温度はｓｏｏ’ｃ乃至６５０℃（１上げること
ができる。炉を冷却しＩｎ−Ｐ溶液とＩｎ−Ｇａ−Ａｓ
溶液をＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液と交換した後、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ レーザーの製作の際と同じ温度経過でカ
ッく一層を成長させる。
るＬＥＤを製作するためには、原理的ＣＳｎ−Ｉｎ−Ｐ
溶液あるいはＩｎ −Ｇａ−Ａｓ溶液を入れた移動るつ
ぼ室を気密に閉鎖するだけでよい。しかしこの種の閉鎖
は実現困難であるから、エピタキシィ過程を二段階に分
割する方がより効果的である。第一段階ではＳｎ−Ｉｎ
−Ｐ溶液が炉内に存在しない状態でバッファ層と能動層
を成長させる。この場合閉じ込められたＩｎ−Ｐ溶液か
らのＰの蒸発は無視できる程度であって、Ｉ ｎ −Ｇ
ａ −Ａｓ 溶液のＰによる汚染は起り得ないから、両
層の成長温度はｓｏｏ’ｃ乃至６５０℃（１上げること
ができる。炉を冷却しＩｎ−Ｐ溶液とＩｎ−Ｇａ−Ａｓ
溶液をＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液と交換した後、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＰ レーザーの製作の際と同じ温度経過でカ
ッく一層を成長させる。
このようにして作られたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰレーザー
の充Ｉｎ時性曲線を第４図に示す。このレーザーもきの
こ形構造を備え、その放出波長λは１．６５μ島であっ
た。室温での連続運転（＝おり）てしき１１１ｍ 電ｍ
Ｉ ｔ ｈは４０ｍＡで、しきい値電流密度ｊｔｈは
Ｂ、ＯｋＡ ／ｃ−となる。特性曲線の急峻度η）ま０
１０ｗ／Ａで、温度感度Ｔ０は４０にである。
の充Ｉｎ時性曲線を第４図に示す。このレーザーもきの
こ形構造を備え、その放出波長λは１．６５μ島であっ
た。室温での連続運転（＝おり）てしき１１１ｍ 電ｍ
Ｉ ｔ ｈは４０ｍＡで、しきい値電流密度ｊｔｈは
Ｂ、ＯｋＡ ／ｃ−となる。特性曲線の急峻度η）ま０
１０ｗ／Ａで、温度感度Ｔ０は４０にである。
上記のレーザーの能動層の厚さ０２８μ簿はまだ大き過
ぎるので、これを小さくすること（二よりＩｔｈとコｔ
ｈが更（＝小さくなることが期待される。
ぎるので、これを小さくすること（二よりＩｔｈとコｔ
ｈが更（＝小さくなることが期待される。
それＣ二も拘らず上記のＩｔｈとｊｔｈの測定値シま現
在の技術によるアンチ・メルトノくツク層とＢＨ構造を
持つ三成分レーザーのそれに等しし）。このことからこ
こで行われている能動層とカバー層の境界（二おけるエ
ピタキシィの停止とＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液から析出したＳ
ｎを極めて高濃度にドープされたカバー層の採用は、し
きい値電流密度を高める原因にならなかったことは明ら
かである。
在の技術によるアンチ・メルトノくツク層とＢＨ構造を
持つ三成分レーザーのそれに等しし）。このことからこ
こで行われている能動層とカバー層の境界（二おけるエ
ピタキシィの停止とＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液から析出したＳ
ｎを極めて高濃度にドープされたカバー層の採用は、し
きい値電流密度を高める原因にならなかったことは明ら
かである。
更に第４図に示したこのレーザーの電流電圧特性曲線（
二はＩ ｎＧａＡｓ （Ｅｇ−０，７５ｅＶ ）の、：
ＣＸＮ ｋギー間隙に対応して電圧約Ｑ、７５Ｖｆ二屈
曲部があり、０９Ωという極めて低いオーム抵抗を示す
。
二はＩ ｎＧａＡｓ （Ｅｇ−０，７５ｅＶ ）の、：
ＣＸＮ ｋギー間隙に対応して電圧約Ｑ、７５Ｖｆ二屈
曲部があり、０９Ωという極めて低いオーム抵抗を示す
。
この値はＢＨ構造を持ってｎ型基板上に作られた三成分
レーザーのそれよりも著しく低い。このレーザーは６層
のエビタキヅヤル成長層を必要とするものであるが、し
きい値電流と急峻度は匹敵する値を示す。
レーザーのそれよりも著しく低い。このレーザーは６層
のエビタキヅヤル成長層を必要とするものであるが、し
きい値電流と急峻度は匹敵する値を示す。
第５図は第４図のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ レーザーを
しきい値電流の２０％増しの励起電流で鏡当りの出力０
．８ ｍＷをもって駆動したときの放射スペクトルを示
す。このレーザーは１６５μｍ付近の波長の基本横モー
ドと少数の縦モードで振動する。モ−ド開版長間隔４λ
は１３２５μｍである。
しきい値電流の２０％増しの励起電流で鏡当りの出力０
．８ ｍＷをもって駆動したときの放射スペクトルを示
す。このレーザーは１６５μｍ付近の波長の基本横モー
ドと少数の縦モードで振動する。モ−ド開版長間隔４λ
は１３２５μｍである。
上記の両種のレーザーを走査型電子顕微鏡で調べると、
カバー層が実際上溶解現象無しに能動層上に成長してい
ることが分る。このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ境界面又は
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ 境界面の凹凸の深さは２０１ｍ
以下と測定されたが、この深さは能動層の最適厚さ約０
２μ隅の僅か１０％である。
カバー層が実際上溶解現象無しに能動層上に成長してい
ることが分る。このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ境界面又は
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ 境界面の凹凸の深さは２０１ｍ
以下と測定されたが、この深さは能動層の最適厚さ約０
２μ隅の僅か１０％である。
第１図はこの発明の方法によって作られるレーザー又は
ＬＥＤの層構成を示し、第２図はＩｎＧａＡｓＰレーザ
ーの放射光電流特性曲線、第３図はこのレーザーの放射
光スペクトル、第４図はＩｎＧａＡｓ レーザーの放
射光電流特性曲線と電流電圧特性曲線、第５囚はこのレ
ーザーの放射光スペクトルを示す。第１図（二おいて ｌ・・・ ＩｎＰ基板、 ２・・・ ＩｎＰバッファ
層、３・・・能動層、 ４・・・カバー層。 ＩＧ ＦＩｏ ３ 一一一一へ１μｍ
ＬＥＤの層構成を示し、第２図はＩｎＧａＡｓＰレーザ
ーの放射光電流特性曲線、第３図はこのレーザーの放射
光スペクトル、第４図はＩｎＧａＡｓ レーザーの放
射光電流特性曲線と電流電圧特性曲線、第５囚はこのレ
ーザーの放射光スペクトルを示す。第１図（二おいて ｌ・・・ ＩｎＰ基板、 ２・・・ ＩｎＰバッファ
層、３・・・能動層、 ４・・・カバー層。 ＩＧ ＦＩｏ ３ 一一一一へ１μｍ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ＩｎＧａＡｓＰから成る四成分能動層あるいはＩｎ
ＧａＡｓの三成分能動層を液相エピタキシィによつて成
長させる放出光の波長λが１．２μｍから１．７μｍの
間にある二重ヘテロ接合レーザー又はＬＥＤの製造方法
において、レーザー構造又はＬＥＤ構造がｐ型のＩｎＰ
基板の（１００）面上にアンチ・メルトバック層無しに
構成され、その際公知のレーザーと ＬＥＤに比べて逆型の少くとも三つの層、即ちｐ型Ｉｎ
Ｐバッファ層、ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓの能動
層およびｎ＾＋型のＩｎＰカバー層が順次にエピタキシ
ャル成長によつて作られ、その際ＩｎＰカバー層はＳｎ
−Ｉｎ−Ｐ溶液から析出することを特徴とする二重ヘテ
ロ接合レーザー又はＬＥＤの製造方法。 ２）Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液の作成とこの溶液の飽和温度の
決定に際して加熱とエピタキシャル成長過程においてＳ
ｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液から蒸発によつて失われるＰの量が考
慮されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
方法。 ３）Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液がＩｎＰを過飽和に含むことを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４）三つの層の成長が一回のエピタキシィ過程において
多房形るつぼからできるだけ低い温度において順次に行
われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ５）バッファ層を約５２０℃から約５０１℃までの温度
範囲内で成長させ、ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｓの
能動層を５０１℃付近の温度で成長させ、基板をいずれ
の溶液にも触れさせることなく冷却した後カバー層４７
０℃付近の温度で成長させることを特徴とする特許請求
の範囲第４項記載の方法。 ６）ＩｎＧａＡｓ能動層を含む層構造の製造に当って溶
液を入れた総ての室が気密閉鎖されることを特徴とする
特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７）第一回目のエピタキシィ過程においてはｐ型にドー
プされたＩｎ−Ｐ溶液とＩｎ−Ｇａ−Ａｓ溶液だけが多
房形るつぼ内に存在し、それからｐ型ＩｎＰバッファ層
とＩｎＧａＡｓ能動層を順次に成長させること、これら
の溶液をＳｎ−Ｉｎ−Ｐ溶液と交換した後第二回目のエ
ピタキシィ過程においてｎ＾＋型ＩｎＰカバー層を成長
させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ８）第一回目のエピタキシィ過程が５００℃から６５０
℃の間の温度範囲で実施され、第二回目のエピタキシィ
過程が約４７０℃の温度で実施されることを特徴とする
特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９）レーザー又はＬＥＤに多段エッチング法により公知
のきのこ形形状が与えられることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の方法。 １０）きのこ形構造の回り込み腐蝕表面がＳｉＯ＿２で
安定化されることを特徴とする特許請求の範囲第９項記
載の方法。 １１）レーザー又はＬＥＤ（７）ｐ型ＩｎＰ基板下面が
熱吸い込みにとりつけられることを特徴とする特許請求
の範囲第１０項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843421215 DE3421215A1 (de) | 1984-06-07 | 1984-06-07 | Verfahren zur erzeugung von ingaasp und ingaas - doppelheterostrukturlasern und -led's mittels fluessigphasenepitaxie fuer einen wellenlaengenbereich von (lambda) = 1,2 (my)m bis 1,7 (my)m |
| DE3421215.9 | 1984-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144491A true JPS6144491A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=6237840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60124051A Pending JPS6144491A (ja) | 1984-06-07 | 1985-06-07 | 二重ヘテロ接合レ−ザ−又はｌｅｄの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4661175A (ja) |
| EP (1) | EP0164093A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6144491A (ja) |
| DE (1) | DE3421215A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8618373D0 (en) * | 1986-07-28 | 1986-09-03 | British Telecomm | Fabrication technique |
| US4798812A (en) * | 1987-08-07 | 1989-01-17 | Lytel Corporation | Method for liquid phase epitaxial growth |
| US5222091A (en) * | 1990-09-14 | 1993-06-22 | Gte Laboratories Incorporated | Structure for indium phosphide/indium gallium arsenide phosphide buried heterostructure semiconductor |
| CA2298491C (en) | 1997-07-25 | 2009-10-06 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Nitride semiconductor device |
| JP3770014B2 (ja) | 1999-02-09 | 2006-04-26 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
| DE60043536D1 (de) * | 1999-03-04 | 2010-01-28 | Nichia Corp | Nitridhalbleiterlaserelement |
| US6764888B2 (en) * | 2000-09-27 | 2004-07-20 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Method of producing nitride-based heterostructure devices |
| TWI362769B (en) * | 2008-05-09 | 2012-04-21 | Univ Nat Chiao Tung | Light emitting device and fabrication method therefor |
| CN113314398B (zh) * | 2021-05-25 | 2024-02-06 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 在GaP/Si衬底上外延生长InGaAs薄膜的方法及InGaAs薄膜 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4001055A (en) * | 1973-05-28 | 1977-01-04 | Charmakadze Revaz A | Semiconductor light-emitting diode and method for producing same |
| US3963536A (en) * | 1974-11-18 | 1976-06-15 | Rca Corporation | Method of making electroluminescent semiconductor devices |
| US4425650A (en) * | 1980-04-15 | 1984-01-10 | Nippon Electric Co., Ltd. | Buried heterostructure laser diode |
| CA1165851A (en) * | 1980-06-16 | 1984-04-17 | Subhash Mahajan | Epitaxial devices having reduced dislocation count |
| US4342148A (en) * | 1981-02-04 | 1982-08-03 | Northern Telecom Limited | Contemporaneous fabrication of double heterostructure light emitting diodes and laser diodes using liquid phase epitaxy |
| FR2508244A1 (fr) * | 1981-06-19 | 1982-12-24 | Thomson Csf | Laser a semi-conducteur a courte longueur d'onde |
| GB2105099B (en) * | 1981-07-02 | 1985-06-12 | Standard Telephones Cables Ltd | Injection laser |
| GB2114808B (en) * | 1981-12-01 | 1985-10-09 | Standard Telephones Cables Ltd | Semiconductor laser manufacture |
| US4468850A (en) * | 1982-03-29 | 1984-09-04 | Massachusetts Institute Of Technology | GaInAsP/InP Double-heterostructure lasers |
| US4566171A (en) * | 1983-06-20 | 1986-01-28 | At&T Bell Laboratories | Elimination of mask undercutting in the fabrication of InP/InGaAsP BH devices |
-
1984
- 1984-06-07 DE DE19843421215 patent/DE3421215A1/de not_active Withdrawn
-
1985
- 1985-06-03 EP EP85106849A patent/EP0164093A3/de not_active Withdrawn
- 1985-06-06 US US06/741,744 patent/US4661175A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-06-07 JP JP60124051A patent/JPS6144491A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0164093A2 (de) | 1985-12-11 |
| DE3421215A1 (de) | 1985-12-12 |
| EP0164093A3 (de) | 1988-02-17 |
| US4661175A (en) | 1987-04-28 |
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