JP2641540B2 - Method for forming epitaxial crystal layer and method for manufacturing stripe type semiconductor laser - Google Patents

Method for forming epitaxial crystal layer and method for manufacturing stripe type semiconductor laser

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JP2641540B2
JP2641540B2 JP63301256A JP30125688A JP2641540B2 JP 2641540 B2 JP2641540 B2 JP 2641540B2 JP 63301256 A JP63301256 A JP 63301256A JP 30125688 A JP30125688 A JP 30125688A JP 2641540 B2 JP2641540 B2 JP 2641540B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 結晶基板上に互いに異なる性質のエピタキシャル結晶
層を同時に成長させるエピタキシャル結晶層形成方法に
係り、特に光をストライプ形状の活性領域に閉込めたス
トライプ型半導体レーザの製造方法に関し、 異なる性質のエピタキシャル結晶層を同時に成長させ
ることが可能なエピタキシャル結晶層形成方法を提供す
ることを目的とし、 第1の領域及び第2の領域に互いに異なる結晶面方位
が面出しされた結晶基板上に、形成するエピタキシャル
結晶層を構成する原子を含んだ有機金属分子の基板表面
での分解反応が成長を支配するエピタキシャル結晶成長
方法によりエピタキシャル結晶層を成長させることによ
り、前記第1の領域及び前記第2の領域上に互いに異な
る性質のエピタキシャル結晶層を同時に成長させるよう
に構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to an epitaxial crystal layer forming method for simultaneously growing epitaxial crystal layers having different properties on a crystal substrate, and more particularly to a method of forming a stripe type semiconductor laser in which light is confined in a stripe-shaped active region. Regarding a manufacturing method, an object of the present invention is to provide an epitaxial crystal layer forming method capable of simultaneously growing epitaxial crystal layers of different properties, wherein different crystal plane orientations are exposed in a first region and a second region. The above-described first method is performed by growing an epitaxial crystal layer on a crystal substrate by an epitaxial crystal growth method in which a decomposition reaction of organometallic molecules including atoms constituting the epitaxial crystal layer to be formed governs the growth on the substrate surface. The epitaxial crystal layers having different properties are simultaneously formed on the region and the second region. It is configured to grow.

[産業上の利用分野] 本発明は結晶基板上に互いに異なる性質のエピタキシ
ャル結晶層を同時に成長させるエピタキシャル結晶層形
成方法に係り、特に光をストライプ形状の活性領域に閉
込めたストライプ型半導体レーザの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an epitaxial crystal layer forming method for simultaneously growing epitaxial crystal layers having different properties on a crystal substrate, and more particularly to a method of forming a stripe type semiconductor laser in which light is confined in a stripe-shaped active region. It relates to a manufacturing method.

[従来の技術] 近年、半導体レーザは、高速光通信用の光源やコンパ
クトディスクやレーザディスクの記録再生用の光源とし
て重要視されると共に需要が拡大している。現在使用さ
れている半導体レーザはストライプ形状の活性領域に光
を閉込めたストライプ型が主流である。
[Related Art] In recent years, semiconductor lasers have been regarded as important as a light source for high-speed optical communication and as a light source for recording / reproducing of compact disks and laser disks, and the demand has been increasing. Currently used semiconductor lasers are mainly of a stripe type in which light is confined in a stripe-shaped active region.

ストライプ型半導体レーザでは活性層周囲に性質の異
なる光閉込め層を形成しなければならないが、従来は性
質の異なる結晶層を同時に成長させることができないた
め、複雑な工程によりストライプ型半導体レーザを製造
していた。すなわち、基板上に半導体レーザ構造を形成
した後、結晶成長装置から取出して、メサ加工を行って
絶縁膜を堆積し、更にその後イオン注入、不純物拡散、
結晶再成長等のプロセスを行ってストライプ型半導体レ
ーザを製造していた。特に、製造途中で半導体レーザを
結晶成長装置から取出すことが歩留まり劣化を招いてい
た。
In a striped semiconductor laser, a light confinement layer with different properties must be formed around the active layer. However, conventionally, crystal layers with different properties cannot be grown simultaneously. Was. That is, after a semiconductor laser structure is formed on a substrate, it is taken out of a crystal growth apparatus, mesa processing is performed to deposit an insulating film, and then ion implantation, impurity diffusion,
A stripe type semiconductor laser has been manufactured by performing processes such as crystal regrowth. In particular, taking out the semiconductor laser from the crystal growth apparatus during the manufacturing process has caused a decrease in yield.

[発明が解決しようとする課題] このように従来は性質の異なる結晶層を同時に成長さ
せることができないため、ストライプ型半導体レーザを
製造するのに、極めて複雑な工程を必要とし、歩留まり
の改善が困難であると共に、低コスト化の障害になって
いた。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, conventionally, it is impossible to simultaneously grow crystal layers having different properties, so that an extremely complicated process is required to manufacture a stripe type semiconductor laser, and the yield is improved. Not only is it difficult but also an obstacle to cost reduction.

本発明の目的は、異なる性質のエピタキシャル結晶層
を同時に成長させることが可能なエピタキシャル結晶層
形成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an epitaxial crystal layer forming method capable of simultaneously growing epitaxial crystal layers having different properties.

また、本発明の他の目的は、製造途中で取出すことな
く一貫して結晶成長装置内で製造することができるスト
ライプ型半導体レーザの製造方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a stripe-type semiconductor laser that can be manufactured consistently in a crystal growth apparatus without taking out the semiconductor laser during manufacturing.

[課題を解決するための手段] 上記目的は、第1の領域及び第2の領域に互いに異な
る結晶面方位が面出しされた結晶基板上に、形成するエ
ピタキシャル結晶層を構成する原子を含んだ有機金属分
子の基板表面での分解反応が成長を支配するエピタキシ
ャル結晶成長方法によりエピタキシャル結晶層を成長さ
せることにより、前記第1の領域及び前記第2の領域上
に互いに異なる性質のエピタキシャル結晶層を同時に成
長させることを特徴とするエピタキシャル結晶層形成方
法によって達成される。
[Means for Solving the Problems] The object described above includes atoms constituting an epitaxial crystal layer to be formed on a crystal substrate in which different crystal plane orientations are exposed in a first region and a second region. By growing the epitaxial crystal layer by an epitaxial crystal growth method in which the decomposition reaction of the organometallic molecules on the substrate surface governs the growth, an epitaxial crystal layer having different properties is formed on the first region and the second region. This is achieved by a method of forming an epitaxial crystal layer, characterized in that they are grown simultaneously.

上記他の目的は、活性層が形成される予定のストライ
プ領域を(311)A面又は(311)B面に面出しした(10
0)面のGaAs基板上に、少なくともAl及びGaを有機金属
分子の形で供給するガスソース分子線エピタキシー法に
よりAlxGa1-xAsを第1の所定温度で堆積することによ
り、第1のAl組成比x1の第1のクラッド層を形成する工
程と、前記ガスソースエピタキシー法により前記第1の
クラッド層上にAlxGa1-xAsを第2の所定温度で堆積する
ことにより、前記ストライプ領域上の前記第1の組成比
x1より低い第2のAl組成比x2の活性層を形成すると共
に、前記ストライプ領域周囲の領域上に前記第2のAl組
成比x2より高い第3のAl組成比x3の光閉込め層を形成す
る工程と、前記活性層及び前記光閉込め層上に、前記ガ
スソース分子線エピタキシー法によりAlxGa1-xAsを前記
第1の所定温度で堆積することにより、前記第1のAl組
成比x1の第2のクラッド層を形成する工程とを有するこ
とを特徴とするストライプ型半導体レーザの製造方法に
よって達成される。
Another object of the present invention is to expose a stripe region where an active layer is to be formed on the (311) A surface or the (311) B surface (10
By depositing Al x Ga 1 -x As at a first predetermined temperature on a GaAs substrate of the 0) plane by a gas source molecular beam epitaxy method that supplies at least Al and Ga in the form of organometallic molecules, Forming a first clad layer having an Al composition ratio of x1, and depositing Al x Ga 1-x As on the first clad layer at a second predetermined temperature by the gas source epitaxy method. The first composition ratio on the stripe region
An active layer having a second Al composition ratio x2 lower than x1 is formed, and a light confinement layer having a third Al composition ratio x3 higher than the second Al composition ratio x2 is formed on a region around the stripe region. And depositing Al x Ga 1 -x As at the first predetermined temperature on the active layer and the light confinement layer by the gas source molecular beam epitaxy method. Forming a second cladding layer having a ratio x1.

[作用] 本発明によれば、結晶基板に互いに異なる結晶面方位
を面出ししてエピタキシャル結晶成長させると、互いに
異なる性質のエピタキシャル結晶層を同時に成長させる
ことができる。このため、活性層周囲に性質の異なる光
閉込め層を形成するストライプ型半導体レーザを、製造
途中で結晶成長装置内から取出すことなく製造すること
ができる。
[Operation] According to the present invention, epitaxial crystal layers having different crystal plane orientations are exposed on a crystal substrate and epitaxial crystal layers having different properties can be simultaneously grown. For this reason, it is possible to manufacture a stripe-type semiconductor laser in which light confinement layers having different properties are formed around the active layer without taking out the crystal growth apparatus during the manufacturing.

[実施例] 本発明の一実施例によるエピタキシャル結晶層形成方
法について第1図乃至第3図を用いて説明する。
Embodiment A method for forming an epitaxial crystal layer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第1図は本発明において用いられるガスソース分子線
エピタキシー装置を示す。結晶成長が行われるチャンバ
10には排気管12が設けられ、この排気管12から拡散ポン
プ(図示せず)によりチャンバ10が高真空にされる。チ
ャンバ10内にはモリブデンで作られたホルダ14が設けら
れ、このホルダ14に結晶を成長させるGaAs基板16が保持
される。ホルダ14にはヒータ18が埋込まれ、このヒータ
18に流す電流を制御することにより、GaAs基板16の温度
を制御することができる。また、チャンバ10上部にはRH
EED銃20が下部にはRHEEDスクリーン22が設けられてい
る。
FIG. 1 shows a gas source molecular beam epitaxy apparatus used in the present invention. Chamber where crystal growth takes place
An exhaust pipe 12 is provided in the exhaust pipe 12, and the chamber 10 is evacuated from the exhaust pipe 12 to a high vacuum by a diffusion pump (not shown). A holder 14 made of molybdenum is provided in the chamber 10, and a GaAs substrate 16 for growing a crystal is held in the holder 14. The holder 18 has a heater 18 embedded therein.
By controlling the current flowing through 18, the temperature of the GaAs substrate 16 can be controlled. In addition, RH
An RHEED screen 22 is provided below the EED gun 20.

結晶成長させるソースとして各材料を供給するため
に、本実施例ではチャンバ10の4つのセル24、25、26、
27が設けられている。1番上のセル24にはp型ドーパン
トとしての固体のBeが格納されている。2番目のセル25
には、AlのソースであるTEA(トリエチルアルニウム)
とGaのソースであるTEG(トリエチルガリウム)を供給
するためのガス導入管25a、25bが設けられている。TEA
及びTEGの導入量は、ガス導入管25a、25bに設けられた
バルブ25c、25dにより調節できる。3番目のセル26には
固体のAsが格納されている。4番目のセルにはn型ドー
パントとしての固体のSiが格納されている。セル24、2
5、26、27にはそれぞれシャッタ28、29、30、31が設け
られ、各材料の供給を制御できる。
In order to supply each material as a source for crystal growth, in this embodiment, four cells 24, 25, 26,
27 are provided. The top cell 24 contains solid Be as a p-type dopant. Second cell 25
Is a source of Al, TEA (triethylaluminium)
And gas introduction pipes 25a and 25b for supplying TEG (triethyl gallium) which is a source of Ga and Ga. TEA
And the amount of TEG introduced can be adjusted by valves 25c and 25d provided in gas introduction pipes 25a and 25b. The third cell 26 stores solid As. The fourth cell contains solid Si as an n-type dopant. Cells 24, 2
The shutters 28, 29, 30, and 31 are provided at 5, 26, and 27, respectively, so that the supply of each material can be controlled.

なお、チャンバ10内面の排気管12、RHEED銃20、RHEED
スクリーン22、セル24、25、26、27以外の部分は液体窒
素シュラウド32により覆われている。
The exhaust pipe 12, the RHEED gun 20, and the RHEED
Portions other than the screen 22 and the cells 24, 25, 26, 27 are covered with a liquid nitrogen shroud 32.

本願発明者は第1図に示すガスソース分子線エピタキ
シー装置を用いてGaAs基板にAlxGa1-xAsをエピタキシャ
ル成長させる実験を行った結果、第2図に示すような興
味のある実験結果を得た。この実験結果について説明す
る。
The inventor of the present application performed an experiment of epitaxially growing Al x Ga 1 -x As on a GaAs substrate using the gas source molecular beam epitaxy apparatus shown in FIG. 1, and obtained an interesting experimental result as shown in FIG. Obtained. The results of this experiment will be described.

まず、(100)面が面出しされたGaAs基板と(311)A
面が面出しされたGaAs基板と(311)B面が面出しされ
たGaAs基板を用意する。これら(100)面のGaAs基板、
(311)A面のGaAs基板、及び(311)B面のGaAs基板に
対して、第1図のガスソース分子線エピタキシー装置に
よりAlxGa1-xAs層を結晶成長させる。
First, a GaAs substrate with a (100) face exposed and a (311) A
A GaAs substrate having a surface exposed and a GaAs substrate having a (311) B surface exposed are prepared. These (100) GaAs substrates,
An Al x Ga 1 -x As layer is grown on the (311) A-plane GaAs substrate and the (311) B-plane GaAs substrate by the gas source molecular beam epitaxy apparatus shown in FIG.

結晶成長させるためのGaAs基板16を第1図のガスソー
ス分子線エピタキシー装置のホルダ14に保持する。ヒー
タ18によりホルダ14を加熱して温度を調節しながら、シ
ャッタ29、30を開くと共にバルブ25a、25bを開きセル26
を加熱する。その結果チャンバ10内のGaAs基板16にAlxG
a1-xAsが結晶成長する。結晶成長したAlxGa1-xAsのAl組
成比xと結晶成長時のGaAs基板16の温度との関係を示し
たのが第2図のグラフである。なお、このときのAs圧は
1.7×10-5Torrである。
A GaAs substrate 16 for growing a crystal is held in a holder 14 of the gas source molecular beam epitaxy apparatus shown in FIG. While heating the holder 14 by the heater 18 to adjust the temperature, the shutters 29 and 30 are opened and the valves 25a and 25b are opened to open the cell 26.
Heat. As a result, the Al x G
a 1-x As crystal grows. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Al composition ratio x of the crystal grown Al x Ga 1 -x As and the temperature of the GaAs substrate 16 during the crystal growth. The As pressure at this time is
1.7 × 10 -5 Torr.

第2図から分かるように、(100)面の場合には結晶
成長したAlxGa1-xAsのAl組成比xがGaAs基板温度によっ
て余り変化しないが、(311)A面と(311)B面の場合
には、AlxGa1-xAsのAl組成比xとGaAs基板の温度との間
に強い相関関係があることがわかった。すなわち、(31
1)A面の場合GaAs基板の温度が上がるとAl組成比xが
増大し、(311)B面の場合GaAs基板の温度が上がるとA
l組成比xが逆に減少する。
As can be seen from FIG. 2, in the case of the (100) plane, although the Al composition ratio x of the crystal grown Al x Ga 1 -x As does not change much with the GaAs substrate temperature, the (311) A plane and the (311) In the case of plane B, it was found that there was a strong correlation between the Al composition ratio x of Al x Ga 1 -x As and the temperature of the GaAs substrate. That is, (31
1) In the case of plane A, when the temperature of the GaAs substrate increases, the Al composition ratio x increases.
l The composition ratio x decreases conversely.

本実施例はかかる実験結果を利用してなされたもの
で、(100)面のGaAs基板をエッチングして一部に(31
1)A面又は(311)B面を面出しして、(100)面及び
(311)A面又は(311)B面のGaAs基板上にAlxGa1-xAs
を結晶成長させることにより、Al組成比の異なるAlxGa
1-xAsを同時に形成するものである。
This embodiment is based on the above experimental results, and the (100) plane GaAs substrate is etched to partially (31).
1) A surface or (311) B surface is exposed, and Al x Ga 1-x As is placed on a (100) surface and a (311) A surface or a (311) B surface GaAs substrate.
Al x Ga with different Al composition ratios
1-x As is formed at the same time.

GaAs基板の面出し加工について第3図を用いて説明す
る。
The surface processing of the GaAs substrate will be described with reference to FIG.

先ず、GaAs基板40上に酸化シリコン、窒素シリコン等
のマスク層42を全面に形成する(第3図(a))。次
に、フォトリソグラフィ技術により面出しする予定の領
域のマスク層42を除去する(第3図(b))。次に(31
1)面出し用エッチング液(リン酸(H3PO4)と過酸化水
素水(H2O2)と水(H2O)の50:1:50の混合液)により露
出されたGaAs基板40表面をエッチングする。すると、第
3図(c)に示すようにエッチングされた領域の中央部
分が(100)面で周囲が(311)A面又は(311)B面と
なる。その後、マスク層42を除去して面出し加工が終了
する(第3図(d))。
First, a mask layer 42 of silicon oxide, nitrogen silicon, or the like is formed on the entire surface of a GaAs substrate 40 (FIG. 3A). Next, the mask layer 42 in the area to be exposed is removed by photolithography (FIG. 3B). Then (31
1) A GaAs substrate exposed with a surface-etching etchant (50: 1: 50 mixture of phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) and water (H 2 O)) Etch 40 surfaces. Then, as shown in FIG. 3 (c), the central portion of the etched region becomes the (100) plane and the periphery becomes the (311) A plane or the (311) B plane. After that, the mask layer 42 is removed and the surfacing process is completed (FIG. 3D).

このようにして(100)面と(311)A面又は(311)
B面が面出しされたGaAs基板40上に、ガスソース分子線
エピタキシー法によりAlxGa1-xAs層を堆積する。そのと
き、GaAs基板の温度を制御するとGaAs基板上にAl組成比
xが異なるAlxGa1-xAs層が同時に形成される。
Thus, (100) plane and (311) A plane or (311) plane
An Al x Ga 1 -x As layer is deposited on the GaAs substrate 40 having the exposed B surface by a gas source molecular beam epitaxy method. At this time, when the temperature of the GaAs substrate is controlled, Al x Ga 1 -x As layers having different Al composition ratios x are simultaneously formed on the GaAs substrate.

すなわち、(100)面と(311)A面が面出しされたGa
As基板の場合には、GaAs基板温度を例えば520℃にすれ
ば、(100)面上にはAl組成比xが約0.25のAl0.25Ga
0.75As層が形成され、(311)A面上にはAl組成比xが
約0.1のAl0.1Ga0.9As層が形成される。また、(100)面
と(311)B面が面出しされたGaAs基板の場合には、GaA
s基板温度を例えば630℃にすれば、(100)面上にはAl
組成比xが約0.32のAl0.32Ga0.68As層が形成され、(31
1)B面上にはAl組成比xが約0.05のAl0.05Ga0.95As層
が形成される。
That is, Ga having the (100) plane and the (311) A plane
In the case of an As substrate, if the GaAs substrate temperature is set to, for example, 520 ° C., an Al 0.25 Ga having an Al composition ratio x of about 0.25 is formed on the (100) plane.
A 0.75 As layer is formed, and an Al 0.1 Ga 0.9 As layer having an Al composition ratio x of about 0.1 is formed on the (311) A plane. In the case of a GaAs substrate having the (100) plane and the (311) B plane exposed, GaAs
s If the substrate temperature is 630 ° C, for example,
An Al 0.32 Ga 0.68 As layer having a composition ratio x of about 0.32 is formed.
1) An Al 0.05 Ga 0.95 As layer having an Al composition ratio x of about 0.05 is formed on the B surface.

次に、本発明の他の実施例によるストライプ型半導体
レーザの製造方法について第1図乃至第4図を用いて説
明する。
Next, a method of manufacturing a stripe-type semiconductor laser according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施例により製造するストライプ型半導体レーザの
断面を第4図に示す。
FIG. 4 shows a cross section of a stripe-type semiconductor laser manufactured according to this embodiment.

先ず、第3図に示す方法により(100)のGaAs基板40
に(311)A面又は(311)B面を面出し加工する。する
と、第3図(d)に一点鎖線で囲んで示したように(10
0)面の中央部分にストライプ形状の(311)A面又は
(311)B面が面出しされたストライプ型半導体レーザ
製造用のGaAs基板が作られる。
First, the (100) GaAs substrate 40 is formed by the method shown in FIG.
Next, the (311) A surface or the (311) B surface is subjected to surface finishing. Then, as shown in FIG.
A GaAs substrate for manufacturing a stripe-type semiconductor laser having a stripe-shaped (311) A surface or (311) B surface exposed at the center of the 0) surface is manufactured.

(100)面と(311)B面が面出しされたGaAs基板上に
ストライプ型半導体レーザを形成する場合について説明
する。
A case in which a stripe-type semiconductor laser is formed on a GaAs substrate having the (100) plane and the (311) B plane exposed will be described.

GaAs基板50を第1図に示すガスソース分子線エピタキ
シー装置内に収納してホルダ14にて保持する。ヒータ18
によりGaAs基板50の温度が約520℃にして、シャッタ2
9、30、31を開くと共にバルブ25dのみを開いて結晶成長
させる。すると、GaAs基板50上にバッファ層として厚さ
が約2μmで不純物濃度が約2×1018cm-3のn+型GaAs層
52が形成される。
The GaAs substrate 50 is housed in the gas source molecular beam epitaxy apparatus shown in FIG. Heater 18
Temperature of the GaAs substrate 50 to about 520 ° C.
Opening 9, 30, and 31 and opening only the valve 25d allow crystal growth. Then, an n + -type GaAs layer having a thickness of about 2 μm and an impurity concentration of about 2 × 10 18 cm -3 is formed on the GaAs substrate 50 as a buffer layer.
52 are formed.

引き続いて、GaAs基板温度は520℃のままでバルブ25c
を更に開き、n型AlxGa1-xAs層54を形成する。GaAs基板
温度は520℃であるので、第2図から(100)面にも(31
1)B面にもAl組成比xが約0.25のn型Al0.25Ga0.75As
層54が形成される。このn型Al0.25Ga0.75As層54の厚さ
は約1.5μmで不純物濃度が約3×1017cm-3である。
Subsequently, the GaAs substrate temperature was kept at 520 ° C and the valve 25c
Is further opened to form an n-type Al x Ga 1 -x As layer 54. Since the temperature of the GaAs substrate is 520 ° C., the (100) plane also shows (31
1) n-type Al 0.25 Ga 0.75 As with Al composition ratio x of about 0.25 on B side
Layer 54 is formed. The thickness of the n-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer 54 is about 1.5 μm and the impurity concentration is about 3 × 10 17 cm −3 .

次に、ヒータ18によりGaAs基板50を加熱して基板温度
を約630℃にする。そしてシャッタ31を閉じて結晶成長
を行い、n型Al0.25Ga0.75As層54上に約0.1μmのp型A
lxGa1-xAs層56を形成する。すると、p型AlxGa1-xAs層5
6は下地のGaAs基板50の面が(100)面であるか(311)
B面であるかによりAl組成比xが異なる。すなわち、
(100)面上にはAl組成比xが約0.32のp型Al0.32Ga
0.68As層56aが、(311)B面上にはAl組成比xが約0.05
のp型Al0.05Ga0.95As層56bが同時に形成される。した
がって、屈折率の高い活性層であるストライプ形状のp
型Al0.05Ga0.95As層56bが屈折率の低い光閉込め層であ
るp型Al0.32Ga0.68As層56aにより囲われるストライプ
構造が一度に完成する。
Next, the GaAs substrate 50 is heated by the heater 18 to bring the substrate temperature to about 630 ° C. Then, the shutter 31 is closed to perform crystal growth, and a p-type A of about 0.1 μm is formed on the n-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer 54.
An l x Ga 1-x As layer 56 is formed. Then, the p-type Al x Ga 1-x As layer 5
6 is whether the surface of the underlying GaAs substrate 50 is the (100) surface (311)
The Al composition ratio x differs depending on whether the surface is the B surface. That is,
On the (100) plane, a p-type Al 0.32 Ga having an Al composition ratio x of about 0.32
0.68 As layer 56a has an Al composition ratio x of about 0.05 on the (311) B surface.
The p-type Al 0.05 Ga 0.95 As layer 56b is formed at the same time. Therefore, the stripe-shaped p, which is an active layer having a high refractive index, is formed.
A stripe structure in which the p-type Al 0.32 Ga 0.68 As layer 56a, which is a light confinement layer having a low refractive index, in which the p-type Al 0.05 Ga 0.95 As layer 56b is completed at a time, is completed.

次に、GaAs基板50の基板温度を約520℃に戻して、p
型Al0.32Ga0.68As層56a及びp型Al0.05Ga0.95As層56b上
にp型AlxGa1-xAs層58を形成する。基板温度が520℃で
あるので、第2図から(100)面上にも(311)B面上に
もAl組成比xが約0.25のp型Al0.25Ga0.75As層58が形成
される。このp型Al0.25Ga0.75As層58の厚さは約1.5μ
mで不純物濃度が約5×1017cm-3である。
Next, the substrate temperature of the GaAs substrate 50 was returned to about 520 ° C.
A p-type Al x Ga 1-x As layer 58 is formed on the type Al 0.32 Ga 0.68 As layer 56a and the p-type Al 0.05 Ga 0.95 As layer 56b. Since the substrate temperature is 520 ° C., a p-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer 58 having an Al composition ratio x of about 0.25 is formed on both the (100) plane and the (311) B plane from FIG. The thickness of the p-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer 58 is about 1.5 μm.
m and the impurity concentration is about 5 × 10 17 cm −3 .

引き続いて、GaAs基板温度は520℃のままでバルブ25c
を閉じ、p型Al0.25Ga0.75As層58上にp+型GaAs層60を形
成する。このp+型GaAs層60の厚さは約0.5μmで不純物
濃度が約1×1019cm-3である。このようにしてストライ
プ型半導体レーザの主要部分の構造を終了する。
Subsequently, the GaAs substrate temperature was kept at 520 ° C and the valve 25c
Is closed, and ap + -type GaAs layer 60 is formed on the p-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer 58. This p + -type GaAs layer 60 has a thickness of about 0.5 μm and an impurity concentration of about 1 × 10 19 cm −3 . Thus, the structure of the main part of the stripe type semiconductor laser is completed.

(100)面と(311)A面が面出しされたGaAs基板50の
場合も上述の製造方法と基本的には同じであるが、製造
時のGaAs基板温度が異なる。すなわち、n+型GaAs層52、
n型AlxGa1-xAs層54、p型AlxGa1-xAs層58、p+型GaAs層
60の製造時はGaAs基板温度を630℃とし、p型AlxGa1-xA
s層56の製造時はGaAs基板温度を520℃とする。すると、
第2図のグラフからn型AlxGa1-xAs層54及びp型AlxGa
1-xAs層58のAl組成比xは約0.3となる。p型AlxGa1-xAs
層56は、(100)面上にはAl組成比xが約0.25のp型Al
0.25Ga0.75As層56aとなり、(311)A面上にはAl組成比
xが約0.1のp型Al0.1Ga0.9As層56bとなる。
The case of the GaAs substrate 50 with the (100) plane and the (311) A plane exposed is basically the same as the above-mentioned manufacturing method, but the GaAs substrate temperature during the manufacturing is different. That is, the n + type GaAs layer 52,
n-type Al x Ga 1-x As layer 54, p-type Al x Ga 1-x As layer 58, p + type GaAs layer
During the production of 60, the temperature of the GaAs substrate was 630 ° C and the p-type Al x Ga 1-x A
At the time of manufacturing the s layer 56, the GaAs substrate temperature is set to 520 ° C. Then
From the graph of FIG. 2, the n-type Al x Ga 1-x As layer 54 and the p-type Al x Ga
The Al composition ratio x of the 1-x As layer 58 is about 0.3. p-type Al x Ga 1-x As
The layer 56 is made of p-type Al having an Al composition ratio x of about 0.25 on the (100) plane.
A 0.25 Ga 0.75 As layer 56a is formed, and a p-type Al 0.1 Ga 0.9 As layer 56b having an Al composition ratio x of about 0.1 is formed on the (311) A plane.

このように本実施例によれば活性層と光閉込め層を同
時に製造することができるので、ストライプ構造をガス
ソース分子線エピタキシー装置から一度も取出すことな
く製造することができ、歩留まり率が向上すると共に低
コスト化が可能である。
As described above, according to this embodiment, the active layer and the optical confinement layer can be manufactured at the same time, so that the stripe structure can be manufactured without taking out the stripe structure from the gas source molecular beam epitaxy apparatus at all, and the yield rate is improved. And cost reduction is possible.

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能であ
る。例えば、上記実施例ではソースとして固体Asを用い
たが、Asを有機金属分子の形で導入するようにしてもよ
い。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, solid As was used as the source, but As may be introduced in the form of organometallic molecules.

また、上記実施例では本発明をストライプ型半導体レ
ーザを製造するのに適用したが、同時に異なるAl組成比
xのAlxGa1-xAs層を形成する他の半導体装置の製造にも
本発明を適用できる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the manufacture of a stripe type semiconductor laser. However, the present invention is also applied to the manufacture of other semiconductor devices which simultaneously form Al x Ga 1-x As layers having different Al composition ratios x. Can be applied.

更に、上記実施例に限らず、互いに異なる結晶面方位
が面出しされた結晶基板上に有機金属分子の基板表面で
の分解反応が成長を支配するエピタキシャル結晶成長方
法によりエピタキシャル結晶層を成長させる場合でもよ
い。
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and when an epitaxial crystal layer is grown by an epitaxial crystal growth method in which a decomposition reaction of organometallic molecules on the substrate surface governs the growth on a crystal substrate having different crystal plane orientations. May be.

[発明の効果] 以上の通り、本発明によれば結晶基板に互いに異なる
結晶面方位を面出ししてエピタキシャル結晶成長させる
だけで、互いに異なる性質のエピタキシャル結晶層を同
時に成長させることが可能である。したがって、活性層
周囲に性質の異なる光閉込め層を形成するストライプ型
半導体レーザを、製造途中で結晶成長装置内から取出す
ことなく製造することができ、歩留まりの改善と低コス
ト化が可能である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously grow epitaxial crystal layers having mutually different properties only by exposing different crystal plane orientations to the crystal substrate and performing epitaxial crystal growth. . Therefore, it is possible to manufacture a stripe-type semiconductor laser in which light confinement layers having different properties are formed around the active layer without removing the semiconductor laser from the inside of the crystal growth apparatus during the manufacturing process, thereby improving the yield and reducing the cost. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明で用いられるガスソース分子線エピタキ
シー装置の断面図、 第2図は本発明の製造方法によるGaAs基板温度とAl組成
率の関係を示すグラフ、 第3図は本発明の製造方法によるGaAs基板の面出し方法
の工程図、 第4図は本発明の製造方法により製造されるストライプ
型半導体レーザの断面図 である。 図において、 10……チャンバ、 12……排気管、 14……ホルダ、 16……GaAs基板、 18……ヒータ、 20……RHEED銃、 22……RHEEDスクリーン、 24,25,26,27……セル、 25a,25b……ガス導入管、 25c,25d……バルブ、 28,29,30、31……シャッタ、 32……液体窒素シュラウド、 40……GaAs基板、 42……マスク層、 50……n+型GaAs基板、 52……n+型GaAs層、 54……n型Al0.25Ga0.75As層(又はn型Al0.3Ga0.7As
層)、 56……p型AlxGa1-xAs層、 56a……p型Al0.32Ga0.68As層(又はp型Al0.25Ga0.75A
s層)、 56b……p型Al0.05Ga0.95As層(又はp型Al0.11Ga0.9As
層)、 58……p型Al0.25Ga0.75As層(又は、p型Al0.3Ga0.7As
層)、 60……p+型GaAs層。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas source molecular beam epitaxy apparatus used in the present invention, FIG. 2 is a graph showing a relationship between a GaAs substrate temperature and an Al composition ratio by a manufacturing method of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a sectional view of a stripe type semiconductor laser manufactured by the manufacturing method of the present invention. In the figure, 10 ... chamber, 12 ... exhaust pipe, 14 ... holder, 16 ... GaAs substrate, 18 ... heater, 20 ... RHEED gun, 22 ... RHEED screen, 24, 25, 26, 27 ... ... cells, 25a, 25b ... gas introduction tubes, 25c, 25d ... valves, 28, 29, 30, 31 ... shutters, 32 ... liquid nitrogen shrouds, 40 ... GaAs substrates, 42 ... mask layers, 50 ... n + type GaAs substrate, 52 ... n + type GaAs layer, 54 ... n type Al 0.25 Ga 0.75 As layer (or n type Al 0.3 Ga 0.7 As
56) p-type Al x Ga 1-x As layer, 56a p-type Al 0.32 Ga 0.68 As layer (or p-type Al 0.25 Ga 0.75 A)
s layer), 56b ... p-type Al 0.05 Ga 0.95 As layer (or p-type Al 0.11 Ga 0.9 As)
58) p-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer (or p-type Al 0.3 Ga 0.7 As
Layer), 60 ... p + type GaAs layer.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の領域及び第2の領域に互いに異なる
結晶面方位が面出しされた結晶基板上に、形成するエピ
タキシャル結晶層を構成する原子を含んだ有機金属分子
の基板表面での分解反応が成長を支配するエピタキシャ
ル結晶成長方法によりエピタキシャル結晶層を成長させ
ることにより、前記第1の領域及び前記第2の領域上に
互いに異なる性質のエピタキシャル結晶層を同時に成長
させることを特徴とするエピタキシャル結晶層形成方
法。
An organic metal molecule containing atoms constituting an epitaxial crystal layer to be formed is formed on a crystal substrate having different crystal plane orientations in a first region and a second region. An epitaxial crystal layer having different properties is simultaneously grown on the first region and the second region by growing the epitaxial crystal layer by an epitaxial crystal growth method in which a decomposition reaction governs the growth. An epitaxial crystal layer forming method.
【請求項2】第1の領域に(100)面が第2の領域に(3
11)A面又は(311)B面が面出しされたGaAs基板上
に、少なくともAl及びGaを有機金属分子の形で供給する
ガスソース分子線エピタキシー法によりAlxGa1-xAs層を
所定温度で堆積することにより、前記第1の領域及び前
記第2の領域上にそれぞれ互いに異なるAl組成比xのAl
xGa1-xAs層を形成することを特徴とするエピタキシャル
結晶層形成方法。
2. The (100) plane in the first area is (3) in the second area.
11) An Al x Ga 1-x As layer is formed on a GaAs substrate having a surface A or a surface (311) B by a gas source molecular beam epitaxy method in which at least Al and Ga are supplied in the form of organometallic molecules. By depositing at a temperature, Al having an Al composition ratio x different from each other is formed on the first region and the second region.
A method for forming an epitaxial crystal layer, comprising forming an x Ga 1-x As layer.
【請求項3】活性層が形成される予定のストライプ領域
を(311)A面又は(311)B面に面出しした(100)面
のGaAs基板上に、少なくともAl及びGaを有機金属分子の
形で供給するガスソース分子線エピタキシー法によりAl
xGa1-xAsを第1の所定温度で堆積することにより、第1
のAl組成比x1の第1のクラッド層を形成する工程と、 前記ガスソースエピタキシー法により前記第1のクラッ
ド層上にAlxGa1-xAsを第2の所定温度で堆積することに
より、前記ストライプ領域上の前記第1の組成比x1より
低い第2のAl組成比x2の活性層を形成すると共に、前記
ストライプ領域周囲の領域上に前記第2のAl組成比x2よ
り高い第3のAl組成比x3の光閉込め層を形成する工程
と、 前記活性層及び前記光閉込め層上に、前記ガスソース分
子線エピタキシー法によりAlxGa1-xAsを前記第1の所定
温度で堆積することにより、前記第1のAl組成比x1の第
2のクラッド層を形成する工程と を有することを特徴とするストライプ型半導体レーザの
製造方法。
3. A (100) plane GaAs substrate having a stripe region on which an active layer is to be formed on a (311) A plane or a (311) B plane. By gas source molecular beam epitaxy
x Ga 1-x As is deposited at a first predetermined temperature,
Forming a first cladding layer having an Al composition ratio of x1, and depositing Al x Ga 1 -x As on the first cladding layer at a second predetermined temperature by the gas source epitaxy method. An active layer having a second Al composition ratio x2 lower than the first composition ratio x1 on the stripe region is formed, and a third Al region higher than the second Al composition ratio x2 is formed on a region around the stripe region. Forming a light confinement layer having an Al composition ratio x3, and forming Al x Ga 1-x As at the first predetermined temperature on the active layer and the light confinement layer by the gas source molecular beam epitaxy method. Forming a second cladding layer having the first Al composition ratio x1 by depositing. 2. A method for manufacturing a stripe-type semiconductor laser, comprising:
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