JP2728672B2 - Semiconductor laser device, double hetero wafer, and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser device, double hetero wafer, and method of manufacturing the same

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JP2728672B2
JP2728672B2 JP63037543A JP3754388A JP2728672B2 JP 2728672 B2 JP2728672 B2 JP 2728672B2 JP 63037543 A JP63037543 A JP 63037543A JP 3754388 A JP3754388 A JP 3754388A JP 2728672 B2 JP2728672 B2 JP 2728672B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電流狭窄効果と光導波効果を有する可視光半
導体レーザに係わり、特に有機金属を用いた化学気相成
長法(以下MOCVD法と略記する)による製造に適した半
導体レーザ装置、ダブルヘテロウエハおよびその製造方
法に関する。
The present invention relates to a visible light semiconductor laser having a current confinement effect and an optical waveguide effect, and in particular, to a chemical vapor deposition method using an organic metal ( The present invention relates to a semiconductor laser device, a double hetero wafer, and a method for manufacturing the same, which are suitable for manufacturing by the MOCVD method.

(従来の技術) 単結晶InGaAlPはIII−V族化合物半導体の中でも、短
波長半導体レーザを得るための重要な材料である。近
年、分子線エピタキシャル(MBE)法やMOCVD法により成
長したダブルヘテロウエハを使用した半導体レーザの室
温動作が報告されており、特にMOCVD法では1,000時間を
超える素子寿命が報告されている。
(Prior Art) Single crystal InGaAlP is an important material for obtaining a short wavelength semiconductor laser among III-V compound semiconductors. In recent years, room temperature operation of a semiconductor laser using a double hetero wafer grown by a molecular beam epitaxy (MBE) method or an MOCVD method has been reported, and in particular, a device lifetime exceeding 1,000 hours has been reported in the MOCVD method.

従来、MOCVD法ではn型ドーパントとしてSeが使用さ
れ、その原料としてセレン化水素(H2Se)が使用されて
いた。しかし、InGaAlP材料にSeをドーピングした場合
の制御性に関してはほとんど調査されていなかった。第
3図に、Seのドーピング原料としてH2Seを使用し、GaA
s、In1-x-yGaxAlyPをGaAs基板上に、MOCVD法により成長
させた場合のドーピング効率を示す。また、第4図と第
5図に、InGaPとInAlPへのドーピング効率の成長温度依
存性を示す。
Conventionally, in the MOCVD method, Se has been used as an n-type dopant, and hydrogen selenide (H 2 Se) has been used as a raw material thereof. However, almost no investigation has been made on the controllability when the InGaAlP material is doped with Se. In FIG. 3, H 2 Se was used as a doping material for Se, and GaAs was used.
The doping efficiency when s, In 1-xy Ga x Al y P is grown on a GaAs substrate by MOCVD is shown. FIGS. 4 and 5 show the growth temperature dependence of the doping efficiency of InGaP and InAlP.

前記第3図、および第4図と第5図からSeドープInGa
AlPをMOCVD法により成長させる場合、次にあげる三つの
問題があることがわかる。
From FIG. 3, FIG. 4 and FIG.
When AlP is grown by MOCVD, the following three problems are found.

(i)ドーピング効率が組成により大きく変化し、均一
なドーピングが困難であり、特に組成の異なる層の境界
に顕著である。
(I) The doping efficiency varies greatly depending on the composition, making uniform doping difficult, and is particularly noticeable at the boundaries between layers having different compositions.

(ii)ドーピング効率がGaAsよりInGaAlPが一桁程度大
きいため、GaAs層上へInGaAlPを成長させると、GaAsへ
のSe濃度を1×1018cm-3程度に設定した場合、メモリ効
果、拡散等によりGaAs層に近接するInGaAlP材料では、S
e濃度が1×1019cm-3に近い非常に大きな値となり、寿
命の短縮化の大きな原因となっている。
(Ii) Since InGaAlP has a doping efficiency about one order of magnitude higher than that of GaAs, when InGaAlP is grown on the GaAs layer, the memory effect, diffusion, etc., when the Se concentration in GaAs is set to about 1 × 10 18 cm −3. In the InGaAlP material close to the GaAs layer,
The e concentration becomes a very large value close to 1 × 10 19 cm −3 , which is a major cause of shortening the life.

(iii)さらに、ドーピング効率が基板温度により変化
し、特にInAlPでは基板温度の微小変化によりキャリア
濃度が大きく変化するので、安定なドーピングが困難で
ある。
(Iii) Further, since the doping efficiency changes depending on the substrate temperature, and particularly in the case of InAlP, the carrier concentration largely changes due to a minute change in the substrate temperature, so that stable doping is difficult.

(発明が解決しようとする課題) 叙上の如く、応用上不可欠なn型InGaAlP/GaAsヘテロ
接合を、ドーピング原料にH2Seを用いてMOCVD法により
成長させる場合、制御性、品質等に重大な問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when an n-type InGaAlP / GaAs heterojunction, which is indispensable for application, is grown by MOCVD using H 2 Se as a doping material, controllability, quality, etc. are important. Problem.

本発明は叙上の問題点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、高品質のInGaAlP/GaAsヘテロ接合
を有するダブルヘテロウエハおよびその製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a double hetero wafer having a high quality InGaAlP / GaAs hetero junction and a method for manufacturing the same.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明はMOCVD法によりレーザ用ウエハを結晶成長さ
せる際に、n型クラッド層のドーパントとしてSiを用
い、これによりn型クラッド層のキャリア濃度制御の困
難性を解決する。すなわち、半導体レーザ装置に係る発
明は、GaAs基板上に形成された第1導電型クラッド層、
活性層、第2導電型クラッド層からなり、かつ前記GaAs
基板上にこれに略格子整合したInxGa1-x-yAlyP(1≦y
≦1)からなるダブルヘテロ接合構造部を含む半導体レ
ーザ装置において、第1導電型クラッド層、または第2
導電型クラッド層はSiがドープされていることを特徴と
する。
(Means for Solving the Problems) The present invention uses Si as a dopant for the n-type cladding layer when crystal growing a laser wafer by MOCVD, thereby reducing the difficulty of controlling the carrier concentration of the n-type cladding layer. Resolve. That is, the invention according to the semiconductor laser device includes a first conductivity type clad layer formed on a GaAs substrate,
An active layer, a second conductivity type cladding layer, and the GaAs
In x Ga 1-xy Al y P (1 ≦ y
≦ 1), the first conductive type clad layer or the second
The conductive cladding layer is characterized by being doped with Si.

また、上記において、Siがドープされた第1導電型ク
ラッド層、または第2導電型クラッド層のキャリア濃度
は5×1017cm-3未満であることを特徴とする。
In the above, the carrier concentration of the first conductivity type clad layer or the second conductivity type clad layer doped with Si is less than 5 × 10 17 cm −3 .

次にダブルヘテロウエハに係る発明は、GaAs基板上に
InxGa1-x-yAlyP(0≦y≦1)からなるダブルヘテロ接
合構造部を含むダブルヘテロウエハにおいて、通電部の
第1導電型クラッド層、または第2導電型クラッド層は
Siがドープされていることを特徴とする。
Next, the invention relating to the double hetero wafer is applied on a GaAs substrate.
In a double hetero wafer including a double hetero junction structure portion composed of In x Ga 1-xy Al y P (0 ≦ y ≦ 1), the first conductive type clad layer or the second conductive type clad layer of the conducting portion is
It is characterized by being doped with Si.

また、上記において、Siがドープされた第1導電型ク
ラッド層、または前記第2導電型クラッド層のキャリア
濃度は5×1017cm-3未満であることを特徴とする。
In the above, the carrier concentration of the first conductivity type clad layer or the second conductivity type clad layer doped with Si is less than 5 × 10 17 cm −3 .

次に半導体レーザ装置の製造方法に係る発明は、結晶
成長に供される反応炉内にGaAs基板を配置し、反応炉内
にIII族及びV族の原料ガスを導入するとともに基板を
加熱し、基板上に有機金属化学気相成長法によりIn
1-x-yGaxAlyP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる第1
導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層を形
成する工程中、第1導電型クラッド層のドーピングにシ
ランガスを用いることを特徴とする。
Next, the invention according to the method for manufacturing a semiconductor laser device, a GaAs substrate is placed in a reaction furnace used for crystal growth, and a group III and V group source gas is introduced into the reaction furnace and the substrate is heated. In on the substrate by metalorganic chemical vapor deposition
1-xy Ga x Al y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1)
In the step of forming the conductive type clad layer, the active layer, and the second conductive type clad layer, silane gas is used for doping the first conductive type clad layer.

次にダブルヘテロウエハの製造方法は、結晶成長に供
される反応炉内にGaAs基板を配置し、反応炉内にIII族
及びV族の原料ガスを導入するとともに基板を加熱し、
基板上に有機金属化学気相成長法によりIn1-x-yGaxAlyP
(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる第1導電型クラッ
ド層、活性層、第2導電型クラッド層を形成する工程
中、第1導電型クラッド層のドーピングにシランガスを
用いることを特徴とする。
Next, in the method for manufacturing a double hetero wafer, a GaAs substrate is placed in a reaction furnace used for crystal growth, group III and V group source gases are introduced into the reaction furnace, and the substrate is heated.
In 1-xy Ga x Al y P on the substrate by metal organic chemical vapor deposition
Using silane gas for doping the first conductivity type cladding layer during the step of forming the first conductivity type cladding layer, the active layer, and the second conductivity type cladding layer composed of (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) It is characterized by.

叙上において、GaAs、In1-x-yGaxAlyPへのドーピング
にMOCVD法でシランをドーピング原料として用いる。こ
のシリコンをドーパントに用いることは、第2図にシリ
コンのドーピング効率を示すようにほとんど一定に得ら
れることを認め、また、基板温度依存性も極めて低いこ
とを認めて達成したものである。
In the above description, silane is used as a doping material by MOCVD for doping GaAs and In 1-xy Ga x Al y P. The use of this silicon as a dopant was achieved by recognizing that the doping efficiency of silicon can be obtained almost constant as shown in FIG. 2 and that the substrate temperature dependency was extremely low.

(作用) 本発明は、半導体レーザ素子の各層のキャリア濃度を
均一、かつ再現性よく設定することが可能で、短波長、
かつ、長寿命の半導体レーザの製造が可能になる。
(Function) The present invention can set the carrier concentration of each layer of the semiconductor laser element uniformly and with good reproducibility,
In addition, a semiconductor laser having a long life can be manufactured.

(実施例) 以下、本発明の一実施例につき第1図を参照して説明
する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図に本発明の一実施例にかかる半導体レーザ素子
の構成を概略を断面図で示す。第1図に示すように、n
−GaAs基板11上にはSiドープn−GaAsバッファ層12、お
よびSiドープn−InGaPバッファ層13が形成されてい
る。このn−InGaPバッファ層13上には、Siドープn−I
nAlPクラッド層14、In0.5Ga0.5P活性層15、およびMgド
ープp−InAlPクラッド層16,17,18からなるダブルヘテ
ロ接合構造部が形成されている。ここで前記p−InGaAl
Pクラッド層17は低Al組成であり、後に述べるエッチン
グ停止層として作用する。また、前記p−InGaAlPクラ
ッド層18上の狭窄部上に積層形成されたp−InGaAlPコ
ンタクト層19、p−GaAs層20と、これらを囲むSeドープ
n−GaAlAs電流阻止層21を備え、上部全面にp−GaAsコ
ンタクト層22が形成されている。さらに、前記p−GaAs
コンタクト層22と前記n−GaAs基板11には夫々金属層で
電極23,24が設けられている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the configuration of a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG.
On a -GaAs substrate 11, a Si-doped n-GaAs buffer layer 12 and a Si-doped n-InGaP buffer layer 13 are formed. On this n-InGaP buffer layer 13, a Si-doped n-I
A double heterojunction structure comprising an nAlP cladding layer 14, an In 0.5 Ga 0.5 P active layer 15, and Mg-doped p-InAlP cladding layers 16, 17, 18 is formed. Here, the p-InGaAl
The P cladding layer 17 has a low Al composition and acts as an etching stop layer described later. Further, a p-InGaAlP contact layer 19, a p-GaAs layer 20, and a Se-doped n-GaAlAs current blocking layer 21 surrounding the p-InGaAlP contact layer 19 and the p-GaAs layer 20 formed on the confined portion on the p-InGaAlP cladding layer 18 are provided. A p-GaAs contact layer 22 is formed. Further, the p-GaAs
The contact layer 22 and the n-GaAs substrate 11 are provided with electrodes 23 and 24, respectively, as metal layers.

この構造の特徴は、ダブルヘテロ接合部のn型クラッ
ド層のドーパントにSiを用いたことである。ダブルヘテ
ロ接合部では、クラッド層と活性層のキャリア濃度範囲
がせまいのでキャリア濃度プロファイルの精密制御が必
要であるが、ドーパントとしてSiを用いた場合、(i)
ドーピング効率の組成依存性(特にGaAsバッファとInGa
AlPクラッドの間の組成依存性)が小さい、(ii)メモ
リ効果が小さい、(iii)成長温度によるキャリア濃度
変化が小さい、等の効果があり、従来のSeに比べてキャ
リア濃度プロファイルの制御性が良い。一方、メサ状に
加工されたクラッド層18上へMOCVD法による再成長によ
って電流阻止層を形成する場合には、再成長界面での欠
陥の導入と成長面が(111)面に近づくため、Siをドー
パントに使用した場合(GaAsとInGaAlPとの間の偏析係
数の差が小さいので拡散は小さく形成領域の制御性は良
いが)、SiがV族原子位置に導入されるため再生長界面
付近にて電流阻止層がP型となり十分に機能しないとい
う問題が生じる場合がある。そこで、この実施例では、
このような現象のないSeを電流阻止層のドーパントとし
て用いている。SeはGaAsとInGaAlPとの間の偏析係数の
差が大きく、拡散が大きいが、高出力化のためには電流
阻止層のキャリア濃度は3×10-8cm-3以上必要であり、
また、常にn型とするために採用している。
The feature of this structure is that Si is used as a dopant for the n-type cladding layer of the double hetero junction. At the double hetero junction, the carrier concentration profile of the cladding layer and the active layer is narrow, so precise control of the carrier concentration profile is necessary. However, when Si is used as a dopant, (i)
Composition dependence of doping efficiency (especially GaAs buffer and InGa
(Ii) the memory effect is small, (iii) the carrier concentration change due to the growth temperature is small, and the controllability of the carrier concentration profile is higher than that of the conventional Se. Is good. On the other hand, when the current blocking layer is formed on the mesa-processed cladding layer 18 by regrowth using the MOCVD method, the introduction of defects at the regrowth interface and the growth surface approach the (111) plane, so that the Si Is used as a dopant (although the difference in the segregation coefficient between GaAs and InGaAlP is small, so diffusion is small and controllability of the formation region is good). As a result, there is a case where the current blocking layer becomes P-type and does not function sufficiently. Therefore, in this embodiment,
Se without such a phenomenon is used as a dopant for the current blocking layer. Se has a large segregation coefficient difference between GaAs and InGaAlP and a large diffusion, but the carrier concentration of the current blocking layer is required to be 3 × 10 -8 cm -3 or more for high output.
In addition, it is adopted to always be n-type.

又、コンタクト層(中間コンタクト層)19は、クラッ
ド層18とコンタクト層20との間の電気抵抗の低減を目的
とするものであり、コンタクト層20よりもバンドギャッ
プが大きく、かつ、クラッド層18よりもバンドギャップ
の小さい結晶、もしくは、等価なバンドギャップを有す
る超格子であればよい。
The contact layer (intermediate contact layer) 19 is for the purpose of reducing the electric resistance between the cladding layer 18 and the contact layer 20, and has a larger band gap than the contact layer 20, Any crystal having a smaller band gap or a superlattice having an equivalent band gap may be used.

さらに、中間コンタクト層19のバンドギャップをクラ
ッド層18およびコンタクト層20に接する部分でこれらと
同様にして、クラッド層18からコンタクト層20まで徐々
に変化させるようにしてもよい。
Further, the band gap of the intermediate contact layer 19 may be gradually changed from the clad layer 18 to the contact layer 20 in the same manner as the portion in contact with the clad layer 18 and the contact layer 20.

ここで第6図に本実施例による半導体レーザでn−ク
ラッド層のキャリア濃度を変化させた場合の40℃,3mWの
通電試験における通電時間と動作電流の関係を示す。
尚、p−クラッド層のキャリア濃度は2×1017cm-3、活
性層のキャリア濃度は1×1016以下であり、レーザのス
トライプ幅は7μm、共振器長は300μmとした。その
結果、n−クラッド層のキャリア濃度が5×1017cm-3
越えると、初期の通電によって急激に動作電流が上昇
し、安定な連続発振は不可能となった。しかし、n−ク
ラッド層のキャリア濃度が5×1017cm-3未満であれば動
作電流はほぼ70mAで安定しており、これらの半導体レー
ザは1000時間以上にわたり安定に動作した。従って、n
−クラッド層側の不純物としてSiを用いキャリア濃度を
5×1017cm-3未満とすれば、低しきい値で高信頼の半導
体レーザを得ることができる。
Here, FIG. 6 shows a relationship between an energizing time and an operating current in an energizing test at 40 ° C. and 3 mW when the carrier concentration of the n-cladding layer is changed in the semiconductor laser according to the present embodiment.
The carrier concentration of the p-cladding layer was 2 × 10 17 cm −3 , the carrier concentration of the active layer was 1 × 10 16 or less, the stripe width of the laser was 7 μm, and the resonator length was 300 μm. As a result, when the carrier concentration of the n-cladding layer exceeded 5 × 10 17 cm −3 , the operating current rapidly increased due to the initial energization, and stable continuous oscillation became impossible. However, when the carrier concentration of the n-cladding layer was less than 5 × 10 17 cm −3 , the operating current was stable at about 70 mA, and these semiconductor lasers operated stably for 1000 hours or more. Therefore, n
If Si is used as the impurity on the cladding layer side and the carrier concentration is less than 5 × 10 17 cm −3 , a highly reliable semiconductor laser with a low threshold value can be obtained.

次に上記構成の半導体レーザ素子の製造方法について
説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser device having the above configuration will be described.

成長方法は原料にメチル系III族有機金属のトリメチ
ルインジウム(TMIn)、トリメチルガリウム(TMGa)、
トリメチルアルミニウム(TMAl)と、V族水素化物のア
ルシン(AsH3)、フォスフィン(PH3)の各々から選択
し用い、減圧下でMOCVD(有機金属気相成長)法が用い
られる。そして実施は、圧力15〜35Torr、GaAs基板温度
745〜755℃、成長速度2μm/h以上で行なった。また、
ドーピング原料には、モノシラン(SiH4)、セレン化水
素(H2Se)、ジメチルジンク(DMZn)、シクロペンタジ
ェニルマグネシウム(Cp2Mg)を用いた。
The growth method is trimethylindium (TMIn), trimethylgallium (TMGa)
An MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method is used under reduced pressure by selecting and using each of trimethylaluminum (TMAl), group V hydride arsine (AsH 3 ), and phosphine (PH 3 ). Then, the pressure is 15-35 Torr, the GaAs substrate temperature
The growth was performed at 745 to 755 ° C. at a growth rate of 2 μm / h or more. Also,
Monosilane (SiH 4 ), hydrogen selenide (H 2 Se), dimethyl zinc (DMZn), and cyclopentagenenyl magnesium (Cp 2 Mg) were used as doping raw materials.

なお、上記シランガスとしては、モノシラン、ジシラ
ン、トリシランや、これらの水素がアルキル基やハロゲ
ン元素で置換された有機シランあるいはハロゲン化シラ
ン、具体的にはモノクロロシラン、ジクロロシラン、ト
リクロロシラン、テトラクロロシラン、モノメチルシラ
ン、ジメチルシラン、トリメチルシラン等が特に限定さ
れず使用し得る。
As the silane gas, monosilane, disilane, trisilane, or an organic silane or a halogenated silane in which these hydrogens are substituted with an alkyl group or a halogen element, specifically, monochlorosilane, dichlorosilane, trichlorosilane, tetrachlorosilane, Monomethylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane and the like can be used without particular limitation.

まず、(100)n−GaAs基板11(Siドープ、3×1018c
m-3)上に厚さ、0.5μmのn−GaAs第1バッファ層12
(Siドープ、5×1017cm-3)、厚さ、0.5μのn−InGaP
第2バッファ層13(Siドープ、5×1017cm-3)、厚さ1.
0μmのn−In0.5Al0.5P第1クラッド層14(Siドープ、
5×1017cm-3)、厚さ0.06μmのIn0.5Al0.5P活性層1
5、厚さ0.2μmのp−InAlP第2クラッド層16(Mgドー
プ、1×1018cm-3)、エッチング停止層として作用する
厚さ0.01μmのp−InGaP第3クラッド層17(Mgドー
プ、1×1018cm-3)、厚さ1μmのp−In0.5Al0.5P第
4クラッド層18(Mgドープ、1×1018cm-3)、中間コン
タクト層としての厚さ0.01μmのp−In0.5Al0.5P第1
コンタクト層19、および厚さ0.5μmのp−GaAs第2コ
ンタクト層20(Mgドープ、1×1018cm-3)を順次成長し
てダブルヘテロウエハを形成した。
First, a (100) n-GaAs substrate 11 (Si-doped, 3 × 10 18 c
m −3 ) 0.5 μm thick n-GaAs first buffer layer 12
(Si-doped, 5 × 10 17 cm −3 ), 0.5 μm thick, n-InGaP
Second buffer layer 13 (Si-doped, 5 × 10 17 cm −3 ), thickness 1.
0 μm n-In 0.5 Al 0.5 P first cladding layer 14 (Si-doped,
5 × 10 17 cm -3 ) 0.06 μm thick In 0.5 Al 0.5 P active layer 1
5, a 0.2 μm thick p-InAlP second cladding layer 16 (Mg doped, 1 × 10 18 cm −3 ), a 0.01 μm thick p-InGaP third cladding layer 17 (Mg doped, 17 μm thick) acting as an etching stop layer 1 × 10 18 cm −3 ), 1 μm thick p-In 0.5 Al 0.5 P fourth cladding layer 18 (Mg doped, 1 × 10 18 cm −3 ), 0.01 μm thick p as an intermediate contact layer -In 0.5 Al 0.5 P 1st
A contact layer 19 and a 0.5 μm-thick p-GaAs second contact layer 20 (Mg doped, 1 × 10 18 cm −3 ) were sequentially grown to form a double hetero wafer.

続いて、SiO2をマスク(図示省略)としてエッチング
および選択成長により前記第2コンタクト層20上を除き
SeドープGaAs電流阻止層21(Seドープ、5×1018cm-3
を厚さ0.5μm成長した。ついでマスクを除きp−GaAs
第3コンタクト層22(Znドープ、1×1018cm-3)を成長
形成したのち、通常の工程により共振器長250μm、ス
トライプ幅5μmのレーザ素子を形成してしきい値電流
40mAの低いしきい値が得られた。光出力は駆動電流に従
って30mW以上まで直線的に増大し、キンクのない良好な
電流一光出力特性を示した。また、しきい値電流のウエ
ハ内、ウエハ間の分布も±10%以内であり、極めて良好
な再現性が達成されていることが確認された。
Subsequently, the second contact layer 20 is removed by etching and selective growth using SiO 2 as a mask (not shown).
Se-doped GaAs current blocking layer 21 (Se-doped, 5 × 10 18 cm −3 )
Was grown to a thickness of 0.5 μm. Then, except for the mask, p-GaAs
After the third contact layer 22 (Zn-doped, 1 × 10 18 cm −3 ) is grown and formed, a laser element having a cavity length of 250 μm and a stripe width of 5 μm is formed by a usual process to form a threshold current.
A low threshold of 40 mA was obtained. The light output increased linearly up to 30mW or more according to the drive current, and showed good current-light output characteristics without kink. Further, the distribution of the threshold current within the wafer and between the wafers was within ± 10%, and it was confirmed that extremely good reproducibility was achieved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、可視光半導体レーザ用高品質ダブル
ヘテロウエハを再現性よく成長形成でき、素子特性の向
上、および信頼性、再現性の向上をはかることができる
顕著な利点を備える。
According to the present invention, a high-quality double hetero-wafer for a visible light semiconductor laser can be grown and formed with good reproducibility, and there is a remarkable advantage that element characteristics can be improved, and reliability and reproducibility can be improved.

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

第1図は本発明の一実施例に係る半導体レーザ素子の断
面図、第2図は本発明にかかるシリコンのドーピング効
率を示す図、第3図はH2SeによるMOCVDのドーピング効
率を示す図、第4図および第5図はいずれもInGaPとInA
lPへのドーピングにおける成長温度依存性を示す図、第
6図はn−クラッド層のキャリア濃度を変化させた場合
の通電時間を示す図である。 11……n−GaAs基板 12……n−GaAsバッファ層 13……n−InGaPバッファ層 14……n−InAlPクラッド層(第1導電型クラッド層) 15……InGaP活性層 16,18……p−InAlPクラッド層(第2導電型クラッド
層) 17……p−InGaPエッチング停止層 19……p−InGaPコンタクト層 20,22……p−GaAsコンタクト層 21……n−GaAs電流阻止層 23,24……電極
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the doping efficiency of silicon according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the doping efficiency of MOCVD by H 2 Se. , FIG. 4 and FIG. 5 are all InGaP and InA.
FIG. 6 is a diagram showing the growth temperature dependency in the doping of lP, and FIG. 6 is a diagram showing the energization time when the carrier concentration of the n-cladding layer is changed. 11 n-GaAs substrate 12 n-GaAs buffer layer 13 n-InGaP buffer layer 14 n-InAlP cladding layer (first conductivity type cladding layer) 15 InGaP active layer 16, 18 p-InAlP cladding layer (second conductivity type cladding layer) 17 p-InGaP etching stop layer 19 p-InGaP contact layer 20, 22 p-GaAs contact layer 21 n-GaAs current blocking layer 23 , 24 …… electrode

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型GaAs基板上に第1および第2導
電型のInxGayAll-x-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)クラ
ッド層で活性層を挟んでなるダブルヘテロ接合構造の半
導体レーザ装置において、前記第1導電型クラッド層に
Siがドープされ、この第1導電型クラッド層および前記
基板との間に形成されるGaAs層にもSiがドープされてお
り、さらに、前記Siがドープされた第1導電型クラッド
層または前記第2導電型クラッド層のキャリア濃度は5
×1017cm-3未満であることを特徴とする半導体レーザ装
置。
The method according to claim 1 first conductivity type G a As of the first and second conductivity type on a substrate In x Ga y All- xy P ( 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) active layer in the cladding layer In a semiconductor laser device having a double hetero junction structure sandwiched between the first conductivity type cladding layer and the first conductivity type cladding layer.
Si is doped, this has been doped Si to G a As layer formed between the first conductivity type cladding layer and the substrate, further, a first conductivity type cladding layer wherein Si is doped or The carrier concentration of the second conductivity type cladding layer is 5
A semiconductor laser device characterized by being less than × 10 17 cm −3 .
【請求項2】第1導電型GaAs基板上に第1および第2導
電型のInxGayAll-x-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)クラ
ッド層で活性層を挟んでなるダブルヘテロ接合構造のダ
ブルヘテロウェハにおいて、前記第1導電型クラッド層
にSiがドープされ、この第1導電型クラッド層および前
記基板との間に形成されるGaAs層にもSiがドープされて
おり、さらに、前記Siがドープされた第1導電型クラッ
ド層または前記第2導電型クラッド層のキャリア濃度は
5×1017cm-3未満であることを特徴とするダブルヘテロ
ウェハ。
2. A method active layer in the first conductivity type G a As of the first and second conductivity type on a substrate In x Ga y All- xy P ( 0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) cladding layer in a double hetero wafer for a double hetero junction structure formed by interposing the Si is doped to the first conductivity type cladding layer, G a as layer also Si is formed between the first conductivity type cladding layer and the substrate Wherein the carrier concentration of the first conductivity type cladding layer or the second conductivity type cladding layer doped with Si is less than 5 × 10 17 cm -3. .
【請求項3】結晶成長に供される反応炉内にGaAs基板を
配置し、反応炉内にIII族およびV族の原料ガスを導入
するとともに基板を加熱し、基板上に有機金属化学気相
成長法によりGaAsからなるバッファ層In1-x-yGaxAlyP
(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる第1導電型クラッ
ド層、活性層、第2導電型クラッド層を形成する工程に
おいて、前記バッファ層及び前記第1導電型クラッド層
のドーピングにシランガスを用いることを特徴とする半
導体レーザ装置の製造方法。
3. A Ga As substrate is placed in a reaction furnace used for crystal growth, group III and V source gases are introduced into the reaction furnace, and the substrate is heated. Buffer layer In 1-xy Ga x Al y P made of G a As by vapor phase epitaxy
In the step of forming a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), doping of the buffer layer and the first conductivity type clad layer is performed. A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein a silane gas is used for the method.
【請求項4】結晶成長に供される反応炉内にGaAs基板を
配置し、前記反応炉内にIII族およびV族の原料ガスを
導入するとともに前記基板を加熱し、この基板上に有機
金属化学気相成長法によりGaAsからなるバッファ層In
1-x-yGaxAlyP(0≦x≦1、0≦y≦1)からなる第1
導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層を形
成する工程において、前記バッファ層及び前記第1導電
型クラッド層のドーピングにシランガスを用いることを
特徴とするダブルヘテロウェハの製造方法。
4. A Ga As substrate is placed in a reactor used for crystal growth, group III and V source gases are introduced into the reactor, and the substrate is heated. Buffer layer In composed of G a As by metal organic chemical vapor deposition
1-xy Ga x Al y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1)
A method for manufacturing a double hetero wafer, wherein a silane gas is used for doping the buffer layer and the first conductivity type cladding layer in the step of forming the conductivity type cladding layer, the active layer, and the second conductivity type cladding layer.
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