JPS63200585A - 量子井戸レ−ザの製造方法 - Google Patents

量子井戸レ−ザの製造方法

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JPS63200585A
JPS63200585A JP62033804A JP3380487A JPS63200585A JP S63200585 A JPS63200585 A JP S63200585A JP 62033804 A JP62033804 A JP 62033804A JP 3380487 A JP3380487 A JP 3380487A JP S63200585 A JPS63200585 A JP S63200585A
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JP
Japan
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layer
quantum well
laser
light
grown
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Pending
Application number
JP62033804A
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English (en)
Inventor
Masaya Mannou
萬濃 正也
Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
Mototsugu Ogura
基次 小倉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は量子井戸レーザの製造方法、特に活性層の薄膜
量子井戸構造が容易に得られ、かつ再現性、信頼性の向
上などの効果を有する量子井戸レーザの製造方法。
従来の技術 半導体発光素子、特に活性層の非常に薄い量子井戸レー
ザにおいては、低しきい値電流密度や良い温度特性を示
すという特徴があり、最近開発が盛んに行なわれている
。特に量子井戸構造の活性層の両側に光閉じ込め層をつ
けたセパレート・コンファインメント・ヘテロ構造(S
CH構造)やそれを更に発展させたGRIN−8CH構
造が用いられている。
第3図a、bはそれぞれSCH及びGRIN−8CH構
造を持つ量子井戸レーザのバンド構造を示す図で、縦軸
にエネルギー(E)、横軸に層厚(3)を示す。
11.12及び21.22はそれぞれ伝導帯2価電子帯
でのエネルギーバンド端である。丑だ、31゜32は活
性層であり41.42は光閉じ込め層てある。GRIN
−3CH構造では、光閉じ込め層42の屈折率、エネル
ギー・ギャップをほぼ連続的に変化させているのが特徴
である。
通常、この様な薄膜量子井戸構造はMBE法やMOVP
E法で形成される。以下、第3図すに示すGRIN−8
CH構造のA IlG a A s /G a A s
系量子井戸構造を従来の有機金属を用いた気相成長法で
あるMOVPE法によりエピタキシャル成長する工程を
例にとり説明する。
第4図はこの種の構造を含む多層成長に適したMOVP
 E装置Cあるo同図中、101,102はそれぞれ■
族原料ガスとなるGa及びAlの有機化合物トリメチル
ガリウム(TMG)、)リメチルアルミニウム(TMA
)103は■族原料ガスとなるAS(D水素化合物アル
シンであり、106゜107 、108は原料ガスを反
応室104あるいは排気系105のいずれか一方に選択
的に導入させるための3方バルブである。また109,
110゜111.112,113は各原料ガスの流量を
制御するガス流量制御器である。光閉じ込め層42のA
1組成比Xをx = 0.6からx−0,34で徐々に
小さくする場合、バルブ106 、107 、108の
操作により原料ガスを排気系105に流しながらガス流
量制御器111.112,113を定常化させた後、バ
ルブ106 、107 、108により原料ガスを反応
室104に導入し、成長を開始する。
この時、A7の原料ガスTMAの流量をガス流量制御器
111で徐々に減らしてゆき、光閉じ込め層42を形成
し、次に、バルブ107を排気系側に切換えることによ
りG a A sの活性層を形成させる。その後、逆の
手順で光閉じ込め層42を形成することによりGRTN
−8CH溝造の形成が終了する。
発明が解決しようとする問題点 上記の方法によりエピタキシャル成長して作製したAl
GaAs/GaAs系量子井戸レーザの特性は成長ロッ
ト毎に大きく変動し、再現性と信頼性の面で問題があっ
た。MOVPE法により量子井戸構造をエピタキシャル
成長する工程において、光閉じ込め層へlxG a 1
.A s  層のAI組成比Xの連続的な変化や活性層
のA7xGa1−!As/GaAs量子井戸の組成の切
換えは、原料ガスの流量を徐々に変化させたり、導入弁
を開閉させて行なうため、全流量の大きな変動や原料ガ
ス、例えば反応室内や導入ラインへの残留が生じ、所要
の組成変化が再現性良く得られず、急峻な組成の切換え
が望めない。以上の理由で、設計通りの量子井戸構造が
再現性良く形成できないのが原因となっていた。
問題点を解決するだめの手段 本発明は以上の様な問題点を解決すべくなされたもので
、量子井戸構造をエピタキシャル成長する工程においで
ミ各原料ガスを所定の流量に固定し、光照射の断続や強
度の増減により組成の切換えや連続的な変化を形成する
ことを特徴とするものである。
すなわち、本発明の量子井戸レーザの製造方法は、n型
クラッド層と、p型クラッド層と、それら2つのクラッ
ド層にはさまれ、単層もしくは多層の量子サイズ効果を
有する薄膜量子井戸構造の活性層とを含む量子井戸レー
ザを、有機金属を含む原料ガスを用いた気相成長法によ
りエピタキシャル成長する工程において、活性層もしく
は活性層とクラッド層との間に導入される光閉じ込め層
の組成変化は光照射による光化学反応で形成するもので
ある。
作  用 この技術的手段による作用は次の様になる。すなわち、
有機全戦を用いた気相成長法によるエピタキシャル成長
中に基板表面に光照射すると、照射部の組成を変化させ
ることが可能である。特にTMA 、TMGを用イたM
OVPE法ニヨルA I G a A s 成長の場合
、ArF  エキシマレーザ光を照射すると、レーザ照
射部のAfi組成が増加する。そこで、レーザ光の断続
や連続的に光強度を変化させてエピタキシャル成長する
と、簡便に急峻な組成の切り換えや連続的な組成変化が
形成でき、活性層に量子井戸構造を有するレーザ構造の
作成が可能となる。
実施例 本発明によるA fl G a A s /G a A
 s系量子井戸し−ザの製造工程を第1図に示す。その
除用いたエピタキシャル成長装置は第2図に示すように
反応室104内に設置された半導体基板1上に光透過窓
2を通してレーザ光3が照射できる手段を備えているが
、基本的々装置構成は第4図と同じである。
Afi、Ga、Asの原料ガスとして、それぞれTMA
。
TMG、アルシンを、p型、n型ドーパントガスとして
それぞれジメチル亜鉛(DMZ)、セレン化水素を、ま
た、キャリアガスとしてH2を用いた。基板照射用光源
としてKrFエキシマレーザ(波長249nm)を用い
た。
最初に100Torrの減圧下で反応室104内のカー
ボン製サセプタ4上に設置されたn型GaAs基板1の
温度を高周波加熱により成長温度700℃まで上昇させ
る。なお、この際、G a A s基板のサーマルダメ
ージを防ぐためアルシンを20C,(y’min供給し
た。この時、すでに原料ガスの流量は定常化させである
。TMA、TMG、アルシン、DMZセレン化水素の流
量はそれぞれo 、25GC,/min +0.2 s
Ce、/in 、 20 CQ/Win 、 0.02
G(、/1m 、 0.016CG/Winである。ま
ず、n型G a A s基板1表面に対して垂直方向か
ら3W/caのパワーでレーザ光3を照射しながらn型
Af!、。、6Ga0.4Asクラッド層5を1.5μ
m成長した(a)。次いで、レーザ光3のパワーを3 
W/cmから○W/ca  まで徐々に減少させながら
ノンドープA氾xGa1 、As  光閉じ込め層を0
.2μm成長した。この時、レーザ光3のパワーの増減
によりAμの組成比Xはx=0.6からx=0.3まで
変化した。その後、TMAの反応室104への導入を停
止し、ノンドープG a A s活性層6を0.05p
m  成長しくb)、再びTMAを反応室104に4人
して、し〜ザ光3のパワーをOW/cmから3W/ct
rl ’lで徐々に増加させな力15らノンドープAj
2XGa1−xAs  光閉じ込め層0.2μへさらに
はp型A℃。、6Gao、4ASクラッド層7を1.6
μm1最後にTMAの反応室104への導入を停止しく
C)、又レーザ光3のパワーをOW/cri:にしてp
型GaAsキャップ層8を1μmを順次成長した(d)
。
以上の様なGRIN−8CH構造の量子井戸レーザのエ
ピタキシャル成長工程の後、電極を形成しし一ザーの発
振特性を測定した結果、成長ロフト毎のバラツキが少な
く、再現性良く、良好な特性の量子井戸レーザが得られ
た。
以上述べた実施例においては、第3図すに示すGRIN
−3CH構造の光閉じ込め層42の組成変化ヲKrF 
 エキシマレーザの光強度の増減により形成した場合に
ついて述べだが、レーザ光の断続等により第3図aに示
す急峻な組成変化の井戸層。
バリア層の形成にも用いることができ、さらにはレーザ
光の選択、波長の変化、照射法や反応室104の改良、
原料ガスの選択等をして光照射効果を改善することによ
り、より広い範囲で組成を変化させることが可能であり
、光閉じ込層42だけでなく活性層32の量子井戸部を
も含めた範囲での組成変化の形成も可能と々る。
また、本発明はエピタキシャル成長手段としてMOVP
E法を用いた場合について述べたが、VPE法、MBE
法やMOMBE法を用いた場合でも実現可能であり、光
源としてKrF エキシマレーザ光を用いた場合につい
て述べたが、本発明は、Arレーザ、Co2 レーザ、
He−Cdレーザ、A r FやxeF等のKrF 以
外のエキシマレーザを用いた場合でも実現可能である。
なお、以上述べた実施例においてはA I G a A
 s  系量子井戸レーザを例に挙げたが、他の材料系
にも充分適用可能であることは明らかである。
発明の効果 本発明にかかる量子井戸レーザ1d1そのレーザ構造、
特に量子井戸構造の活性層もしくは活性層とクラッド層
との間に導入される光閉じ込め層の気相成長法によるエ
ピタキシャル成長の際、基板上に光照射し、その断続も
しくは光強度の連続的変化により、異なった組成の薄膜
からなる量子井戸構造や組成を徐々に変化させたGRI
N−8CH構造を形成したものである。従って、原料ガ
スの切換えや流量変化の問題を共なわず、所要の組成変
化が再現性良くできるため、作製した量子井戸レーザの
特性の再現性と信頼性を向上させることが可能となり、
その利用価値、実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における量子井戸レーザの製
造工程断面図、第2図は本発明の一実施例におけるエピ
タキシャル成長装置の概略図、第3図は量子井戸レーザ
のバンド構造図、第4図はMOVPE装置の概略図であ
る。 1・・・・・n型G a A s基板、2・・・・・・
光透過窓、3・・・・・・レーザ光、6−・・・ノンド
ープGRIN−8CH構造の活性層、31.32・・・
・・・活性層、41.42・・・・・・光閉じ込め層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)n型クラッド層と、p型クラッド層と、それら2
    つのクラッド層にはさまれ、単層もしくは多層の量子サ
    イズ効果を有する薄膜量子井戸構造の活性層とを含む量
    子井戸レーザを、有機金属を含む原料ガスを用いた気相
    成長法によりエピタキシャル成長する工程において、活
    性層もしくは活性層とクラッド層との間に導入される光
    閉じ込め層の組成変化を光照射による光化学反応で形成
    することを特徴とする量子井戸レーザの製造方法。
  2. (2)光照射の光源がレーザ発振装置であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の量子井戸レーザの製
    造方法。
  3. (3)組成変化は光照射強度の断続もしくは連続的変化
    により形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の量子井戸レーザの製造方法。
JP62033804A 1987-02-17 1987-02-17 量子井戸レ−ザの製造方法 Pending JPS63200585A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62033804A JPS63200585A (ja) 1987-02-17 1987-02-17 量子井戸レ−ザの製造方法
US07/156,525 US4885260A (en) 1987-02-17 1988-02-16 Method of laser enhanced vapor phase growth for compound semiconductor

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JP62033804A JPS63200585A (ja) 1987-02-17 1987-02-17 量子井戸レ−ザの製造方法

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JPS63200585A true JPS63200585A (ja) 1988-08-18

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ID=12396662

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JP62033804A Pending JPS63200585A (ja) 1987-02-17 1987-02-17 量子井戸レ−ザの製造方法

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JP (1) JPS63200585A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078602A (en) * 1996-02-12 2000-06-20 Nec Corporation Separate confinement heterostructured semiconductor laser device having high speed characteristics

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