JP4192293B2 - AlGaAs semiconductor laser manufacturing method, AlGaAs semiconductor device manufacturing method, and compound semiconductor growth method - Google Patents
AlGaAs semiconductor laser manufacturing method, AlGaAs semiconductor device manufacturing method, and compound semiconductor growth method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4192293B2 JP4192293B2 JP18093198A JP18093198A JP4192293B2 JP 4192293 B2 JP4192293 B2 JP 4192293B2 JP 18093198 A JP18093198 A JP 18093198A JP 18093198 A JP18093198 A JP 18093198A JP 4192293 B2 JP4192293 B2 JP 4192293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- growth
- algaas
- gainas
- compound semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は化合物半導体の成長方法に関し、特に、III−V族化合物半導体の成長に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
AlGaAs系半導体レーザにおいては、GaInAsを活性層として用いることにより歪み量子井戸構造の活性層を実現したものが知られている。このような歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザにおいては、低閾値化や高信頼性化などレーザ特性の向上が期待される。
【0003】
ここで、GaInAsを活性層とする歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザにおいては、クラッド層や光導波層の材料として、AlGaAsまたはGaAsが用いられる。しかしながら、GaInAsの最適成長温度は、AlGaAsやGaAsの最適成長温度と互いに異なる。このため、AlGaAsやGaAsは780℃〜800℃程度で成長可能であるのに対して、GaInAsは、一般にAlGaAsやGaAsよりも低い成長温度で、具体的には750℃以下、好適には600℃〜750℃程度で成長しなければならない。
【0004】
このようにGaInAsをAlGaAsやGaAsの成長温度に比べて低い温度で成長しなくてはならないのは、Inの高い蒸気圧のためである。すなわち、GaInAsをAlGaAsやGaAsの最適成長温度と同程度の高い温度で成長した場合、Inの高い蒸気圧のためInの再蒸発(再離脱)レートが高くなり、Inが結晶中に取り込まれなくなるだけでなく、結晶中に一旦取り込まれたInがボールドアップすることにより、結晶表面にピット状の凹凸が発生し、表面モフォロジーを悪化させることになる。半導体レーザの活性層にこのような状態のGaInAsの結晶を用いた場合、内部損失が大きくなることで、発振閾値の増大や信頼性に及ぼす悪影響が多大となる。
【0005】
例えば、GaAs基板上に単層のGaInAs膜を設けた構造の試料を成長温度を種々変化させて作製し、それぞれの試料についてGaInAs膜の表面のピット密度を電子顕微鏡で観察したところ、GaInAs膜の成長温度を、AlGaAsやGaAsの最適成長温度と同程度の温度、例えば、820℃とした場合は、GaInAs膜の表面に円形状のピットが見られた。このGaInAs膜の表面のピットは、Inの組成比率が大きくなる程、高密度に発生していた。このGaInAs膜の表面のピットは、上述のようにInが再蒸発した結果、発生したものある。これに対して、GaInAs膜の成長温度を、AlGaAsやGaAsの最適成長温度より低い温度、例えば、750℃以下とした場合は、Inの組成比率が例えば0.31と大きい試料であっても、上述のようなピットはほとんど見られなくなる。これにより、GaInAs膜を、AlGaAsやGaAsの成長に比べて低温で成長することによって、GaInAs膜の結晶性が向上することが示される。
【0006】
したがって、従来、GaInAsを活性層とする歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを製造する場合は、クラッド層などを構成するAlGaAsの成長を750℃〜800℃程度の高温で行い、活性層を構成するGaInAsの成長を750℃以下、例えば600℃〜750℃程度の低温で行うといった具合に、活性層の成長の前後で成長温度を切り替える温度制御法が用いられていた。
【0007】
図12に、従来技術による半導体レーザの製造方法により、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す。ここでは、AlGaAsをクラッド層、AlGaAsを光導波層、GaInAsを活性層とするSCH構造(Separate Confinement Heterostructure)のAlGaAs系半導体レーザを製造する場合について説明する。
【0008】
すなわち、この従来技術による半導体レーザの製造方法においては、図12に示すように、有機金属化学気相成長(MOCVD)法により、成長温度を780℃に設定し、n型GaAs基板上にn型AlGaAsクラッド層、AlGaAs光導波層を順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度を650℃まで下げる。次に、成長温度が650℃で安定したところで、AlGaAs光導波層上にGaInAs活性層を成長させる。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び780℃まで上げる。次に、成長温度が780℃で安定したところで、GaInAs活性層上にAlGaAs光導波層およびp型AlGaAsクラッド層を順次成長させる。
【0009】
この従来技術による半導体レーザの製造方法によれば、AlGaAsクラッド層およびAlGaAs光導波層の成長と、GaInAs活性層の成長とを、それぞれの最適成長温度で行うことで、半導体レーザ構造を構成する各半導体層、特にGaInAs活性層の結晶性の向上が図られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような温度制御法を用いた従来技術による半導体レーザの製造方法では、650℃でGaInAs活性層を成長させた後、この上にAlGaAs光導波層、AlGaAsクラッド層を成長させるために成長温度を780℃まで上げる昇温過程で、GaInAs活性層の表面からのInの再蒸発は避けられないことになる。すなわち、GaInAs活性層の成長を、その最適成長温度よりも成長温度が高い状態で行った場合と同様に、得られるGaInAs活性層の結晶性が悪化してしまう。
【0011】
したがって、歪み量子井戸構造を有するAlGaAs系半導体レーザを製造に上述のような温度制御法を応用して、GaInAs活性層の成長をその最適成長温度で行っても、期待される効果(GaInAs活性層の結晶性の向上)が少なくなる。
【0012】
また、温度制御法を用いてレーザ構造を構成する半導体層を成長する場合は、成長温度を変化させ状態が安定するまでの間は、成長を中断しなければならず、この成長中断によって、レーザ構造を構成する半導体層が不純物などによって汚染され、素子特性が劣化するという問題も生じる。
【0013】
以上は、GaAs基板などの基板上にGaInAsを成長する場合についてであるが、これ以外にも、基板上にGaInPやGaInAsPなど、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体を成長する場合は、同様なことが言える。
【0014】
したがって、この発明の目的は、例えばGaInAs、GaInP、GaInAsPのようにInを含みかつAlを含まない化合物半導体を成長する場合に、成長層からのInの再蒸発を低減することができ、表面モロフォジーの良好な成長層を得ることができる化合物半導体の成長方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第1の発明による化合物半導体の成長方法は、
Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長時に、この化合物半導体の成長に用いられる第1の原料に、Alを含む第2の原料を混入して成長を行い、この際、成長層におけるAlの濃度が1×1018/cm3 以上となり、かつ、成長層におけるAlの組成比率が0.1以下となるように第2の原料の供給量および第1の原料に対する第2の原料の供給比を制御するようにした
ことを特徴とするものである。
【0016】
この第1の発明において、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長には、典型的には、有機金属化学気相成長法または分子線エピタキシー法が用いられる。この第1の発明において、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体は、典型的にはIII−V族化合物半導体であり、具体的には例えばGaInAs、GaInPまたはGaInAsPである。
【0017】
この第1の発明において、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層へのAlの添加量の下限は、成長層からのInの再離脱を抑制する観点から、成長層におけるAlの濃度が1×1018/cm3 以上となるように選ばれている。この場合、成長層からのInの再離脱をより一層低減するために、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層へのAlの添加量の下限は、好適には、成長層におけるAlの組成比率が0.01以上となるように選ばれ、より好適には成長層におけるAlの組成比率が0.05以上となるように選ばれる。なお、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層へのAlの添加量が多くなるほど、Inの再離脱の低減の効果も大きくなるが、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層へのAlの添加量の上限は、例えば、成長層にAlが添加されなかった場合と実質的にほぼ同様の性質が得られるようにする観点から、成長層におけるAl組成比率が0.1以下となるように選ばれている。なお、このInを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層へのAlの添加量の上限は、好適には成長層におけるAlの組成比率が0.08以下となるように選ばれる。
【0018】
この第1の発明において、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長を行う前および/または行った後に、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体を成長する工程を有する場合は、例えば、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長およびAlを含むかまたはInを含まない化合物半導体の成長を、一定の温度で、好適にはAlを含むかまたはInを含まない化合物半導体の最適成長温度で行うようにする。この場合、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体と、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体とは、典型的には、III−V族化合物半導体であり、具体的には、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体は、GaInAs、GaInPまたはGaInAsPであり、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体はAlGaAs、AlGaInPまたはGaAsである。ただし、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体がGaInAsである場合は、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体としてAlGaAsまたはGaAsを用いることが好ましく、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体がGaInPである場合は、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体としてAlGaInPを用いることが好ましい。
【0019】
この第1の発明において、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長を行った後、その成長層の上に、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体を成長する場合は、例えば、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長を第1の温度で行い、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体の成長を、第1の温度より高い第2の成長温度で行うようにする。ここで、第1の温度は、好適には、第1の原料に第2の原料を混入しないでInを含みかつAlを含まない化合物半導体を成長したときの最適成長温度に選ばれ、第2の温度は、好適にはAlを含むかまたはInを含まない化合物半導体の最適成長温度に選ばれる。この場合、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体と、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体とは、典型的には、III−V族化合物半導体であり、具体的には、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体は、GaInAs、GaInPまたはGaInAsPであり、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体はAlGaAs、AlGaInPまたはGaAsである。ただし、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体がGaInAsである場合は、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体としてAlGaAsまたはGaAsを用いることが好ましく、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体がGaInPである場合は、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体としてAlGaInPを用いることが好ましい。
【0020】
上述のように構成されたこの発明の第1の発明によれば、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長時に、この化合物半導体の成長に用いられる第1の原料に、Alを含む第2の原料を混入して成長を行い、この際、成長層におけるAlの濃度が1×1018/cm3 以上となり、かつ、成長層におけるAlの組成比率が0.1以下となるように第2の原料の供給量および第1の原料に対する第2の原料の供給比を制御するようにしていることにより、成長層に添加されたAl原子によってIn原子の移動が抑制され、成長層からのInの再離脱が抑制される。
【0021】
このように、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層からInの再離脱が抑制されることにより、このInを含みかつAlを含まない化合物半導体(例えばGaInAs)を、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体(例えばAlGaAsまたはGaAs)の最適成長温度と同程度の温度領域で成長しても、表面モフォロジーの良好な、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層を得ることができる。その結果、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長を行う前および/または行った後に、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体を成長する工程を有する場合に、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長と、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体の成長とを、一定の温度で行うことが可能となり、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長の前後で、成長中断を伴う成長温度制御を行う必要がなくなる。
【0022】
また、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体を第1の温度で成長した後に、他の化合物半導体、例えば、Alを含むかまたはInを含まない化合物半導体を第1の温度より高い第2の温度で成長する工程を有する場合に、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長終了後、成長温度を第1の温度から第2の温度に上げる昇温過程で、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層からのInの再離脱を低減することができる。
【0023】
この発明の第2の発明による化合物半導体の成長方法は、
Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体を、その成長層からInが再離脱しない第1の温度で成長する工程と、
第1の化合物半導体の成長層の上に、Alを含む第2の化合物半導体を第1の温度で成長する工程と、
第2の化合物半導体の成長層の上に、Alを含むかまたはInを含まない第3の化合物半導体を第1の温度より高い第2の温度で成長する工程
とを有することを特徴とするものである。
【0024】
この発明の第3の発明による化合物半導体の成長方法は、
Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体およびAlを含む第2の化合物半導体を、第1の化合物半導体の成長層からInが再離脱しない第1の温度で交互に成長することにより、第1の化合物半導体の成長層を第2の化合物半導体の成長層で挟んだ積層構造を形成する工程と、
積層構造の最上層の第2の化合物半導体の成長層の上に、Alを含むかまたはInを含まない第3の化合物半導体を、第1の温度より高い第2の温度で成長する工程
とを有することを特徴とするものである。
【0025】
この発明の第2の発明および第3の発明において、第1の化合物半導体、第2の化合物半導体および第3の化合物半導体の成長には、典型的には、有機金属化学気相成長法または分子線エピタキシー法が用いられる。この発明の第2の発明および第3の発明において、第1の成長温度は、好適には第1の化合物半導体の最適成長温度に選ばれる。また、第1の温度より高い第2の温度は、第1の化合物半導体の成長層からInが再離脱するような温度であり、好適には、第3の化合物半導体の最適成長温度に選ばれる。
【0026】
この発明の第2の発明および第3の発明において、第1の化合物半導体、第2の化合物半導体および第3の化合物半導体は、典型的には、III−V族化合物半導体であり、具体的には、第1の化合物半導体はGaInAs、GaInPまたはGaInAsPであり、第2の化合物半導体はAlGaAsまたはAlGaInPであり、第3の化合物半導体はAlGaAs、AlGaInPまたはGaAsである。
【0027】
この発明の第2の発明によれば、Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体を、その成長層からInが再離脱しない第1の温度で成長する工程と、第1の化合物半導体の成長層の上に、Alを含む第2の化合物半導体を第1の温度で成長する工程と、第2の化合物半導体の成長層の上に、Alを含むかまたはInを含まない第3の化合物半導体を第1の温度より高い第2の温度で成長する工程とを有することにより、Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体の成長層が、Alを含む第2の化合物半導体の成長層によってキャップされる。そして、第2の化合物半導体の成長層にAl原子が存在することでIn原子の移動が抑制されるため、第1の化合物半導体の成長層中のInが、この第2の化合物半導体の成長層を通じて蒸発することを抑制することができる。したがって、第2の化合物半導体の成長終了後に、第3の化合物半導体を成長するために成長温度を第1の温度から第2の温度に上げる昇温過程において、第1の化合物半導体の成長層からのInの再離脱を低減することができる。
【0028】
この発明の第3の発明によれば、Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体およびAlを含む第2の化合物半導体を、第1の化合物半導体の成長層からInが再離脱しない第1の温度で交互に成長することにより、第1の化合物半導体の成長層を第2の化合物半導体の成長層で挟んだ積層構造を工程と、第2の化合物半導体の成長層の上に、Alを含むかまたはInを含まない第3の化合物半導体を、第1の温度より高い第2の温度で成長する工程とを有することにより、Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体の成長層が、Alを含む第2の化合物半導体の成長層によってキャップされる。そして、第2の化合物半導体の成長層にAl原子が存在することでIn原子の移動が抑制されるため、第1の化合物半導体の成長層中のInが、この第2の化合物半導体の成長層を通じて蒸発することを抑制することができる。したがって、第2の化合物半導体の成長終了後に、第3の化合物半導体を成長するために成長温度を第1の温度から第2の温度に上げる昇温過程において、第1の化合物半導体の成長層からのInの再離脱を低減することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、この発明による化合物半導体の成長方法を、歪み量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザの製造に適用した場合について説明する。
【0030】
まず、この発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この第1の実施形態において製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザの断面図である。このAlGaAs系半導体レーザは、SCH構造を有し、活性層は単一量子井戸(SQW)構造を有する。
【0031】
図1に示すように、この歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザにおいては、例えば、n型GaAs基板1上に、n型AlGaAsクラッド層2、GaAs光導波層3、Al添加GaInAs活性層4、GaAs光導波層5、p型AlGaAsクラッド層6、p型GaAsキャップ層7が順次積層されている。
【0032】
ここで、n型AlGaAsクラッド層2およびp型AlGaAsクラッド層6は、例えば、Al0.45Ga0.55Asからなる。また、Al添加GaInAs活性層4は、後述のように、GaInAsの成長時に、通常のGaInAsの成長に用いられる原料(第1の原料)に、Alを含む原料(第2の原料)を混入して成長を行うことにより形成されたものであり、GaInAsを主体として、このGaInAsに所定量のAlが添加されたものからなる。
【0033】
このAl添加GaInAs活性層4へのAlの添加量の下限は、このAl添加GaInAs活性層4からのInの再蒸発が抑制されるように、例えばGaInAsにおけるAlのドーピング濃度が1×1018/cm3 以上となるように選ばれ、好適には、Alx Ga1-x-y Iny AsにおけるAl組成比率xが0.01以上となるように選ばれ、より好適には、Alx Ga1-x-y Iny AsにおけるAl組成比率xが0.05以上となるように選ばれる。なお、このAl添加GaInAs活性層4へのAlの添加量が多い程、期待されるInの再蒸発抑制の効果も大きいが、ここでは、このAl添加GaInAs活性層4において、GaInAsにAlが添加されなかった場合と実質的にほぼ同一の性質が得られるように、Alの添加量の上限は、例えば、Alx Ga1-x-y Iny AsにおけるAl組成比率xが0.1以下となるように選ばれ、好適には、Alx Ga1-x-y Iny AsにおけるAl組成比率xが0.08以下となるように選ばれる。この場合、具体的には、このAl添加GaInAs活性層4は例えばAl0.05Ga0.75In0.2 Asにより構成される。このときの発光波長は0.94μmである。ちなみに、Al添加GaInAs活性層4に代えてGa0.8 In0.2 AsからなるGaInAs活性層を用いた場合の発光波長は0.98μmである。
【0034】
p型AlGaAsクラッド層6の上層部およびp型GaAsキャップ層7は、一方向に延びる所定幅のリッジストライプ形状にパターニングされている。このリッジストライプ部の両側の部分にはn型GaAs電流狭窄層8が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成されている。
【0035】
p型GaAsキャップ層7およびn型GaAs電流狭窄層8の上には、例えばTi/Pt/Au電極のようなp側電極9が設けられ、一方、n型GaAs基板1の裏面にはAuGe/Ni電極のようなn側電極10が設けられている。
【0036】
この半導体レーザを構成する各半導体層の厚さの一例を挙げると、n型AlGaAsクラッド層2の厚さは2μm、GaAs光導波層3,5の厚さは100nm、Al添加GaInAs活性層4の厚さは10nm、p型AlGaAsクラッド層6の全体の厚さは1.5μm、p型AlGaAsクラッド層6のリッジストライプ部の両側の部分の厚さは0.5μmである。
【0037】
以下に、上述のように構成された歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを製造するようにした、この第1の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第1の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、Al添加GaInAs活性層4の成長に、この発明の第1の発明による化合物半導体の成長方法が適用されている。この第1の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層を一定の温度で成長する。図2〜図4は、この第1の実施形態による半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【0038】
この第1の実施形態による半導体レーザの製造方法において、上述の半導体レーザを製造するためには、レーザ構造を構成する各半導体層を例えばMOCVD法により形成する。この際、III−V族化合物半導体の原料としては、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMIn)、アルシン(AsH3 )を用い、n型不純物としては例えばSiやSe、p型不純物としては例えばZnを用いる。
【0039】
この第1の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、まず、図2に示すように、成長温度をAlGaAsおよびGaAsの最適成長温度である780℃以上800℃以下、具体的には例えば780℃に設定し、n型GaAs基板1上に、n型AlGaAsクラッド層2、GaAs光導波層3、Al添加GaInAs活性層4、GaAs光導波層5、p型AlGaAsクラッド層6およびp型GaAsキャップ層7をMOCVD法により順次成長させる。
【0040】
ここで、Al添加GaInAs活性層4の成長時には、GaInAsの成長に用いられる原料(第1の原料)、すなわち、Ga原料としてのTMG、In原料としてのTMInおよびAs原料としてのAsH3 に、Al原料としてのTMA(第2の原料)を、同時にMOCVD装置の反応管に導き、Alを添加しながらGaInAsの成長を行う。このとき、Al添加GaInAs活性層4におけるAlの濃度が1×1018/cm3 以上(好適にはAl添加GaInAs活性層4におけるAlの組成比率が0.01以上、より好適にはAl添加GaInAs活性層4におけるAlの組成比率が0.05以上)となり、かつ、このAl添加GaInAs活性層4におけるAlの組成比率が0.1以下(好適にはAl添加GaInAs活性層4におけるAlの組成比率が0.08以下)となるように、TMAの添加量と、TMG、TMInおよびAsH3 に対するTMAの供給比とが制御される。この場合、例えば、成長層の組成がAl0.05Ga0.75In0.2 Asとなるような条件で成長を行い、Al添加GaInAs活性層4を形成する。このようにGaInAsの成長に用いられる第1の原料にAlを含む第2の原料を混入し、V/III比が小さい条件でAl添加GaInAs活性層4の成長を行うことが、Inの再蒸発の抑制に有効である。
【0041】
次に、図3に示すように、p型GaAsキャップ層7の全面にSiO2 膜またはSiN膜を形成し、これを所定のストライプ形状にパターニングすることにより、マスク11を形成する。次に、このマスク11をエッチングマスクとして用いて、例えばウエットエッチング法により、p型AlGaAsクラッド層6の厚さ方向の途中の深さまでエッチングする。これにより、p型AlGaAsクラッド層6の上層部およびp型GaAsキャップ層7が所定のリッジストライプ形状にパターニングされる。
【0042】
次に、図4に示すように、マスク11を成長マスクとして用いて、MOCVD法により、リッジストライプ部の両側の部分を埋めるようにn型GaAs電流狭窄層8を成長させる。この後、マスク11をエッチングにより除去する。
【0043】
次に、図1に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、p型GaAsキャップ層7およびn型GaAs電流狭窄層8の上にp側電極9を形成するとともに、n型GaAs基板1の裏面にn側電極10を形成する。
【0044】
以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザが製造される。
【0045】
ここで、GaInAsにAlが添加されることによるInの再蒸発の抑制効果を検証するために、GaAs基板上に780℃で単層のAlx Ga1-x-y Iny As膜を成長した試料をAl組成比率xを種々変化させて作製し、Al組成比率xの異なる各試料について、Alx Ga1-x-y Iny As膜の表面のピット密度を電子顕微鏡により観察することにより、Al組成比率xとピット密度との関係を調べた。図5は、その結果を示すグラフである。なお、ここでは、Alx Ga1-x-y Iny As膜におけるIn組成比率yを0.15としている。
【0046】
図5より、GaAs基板上に780℃でAlx Ga1-x-y Iny As膜を成長した試料においては、Al組成比率xが大きい程、ピット密度が減少することがわかる。これは、GaInAsにAlが添加されることにより、Inの再蒸発が抑制されることで得られた効果である。
【0047】
上述のように構成されたこの第1の実施形態によれば、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザにおいて、活性層としてAl添加GaInAs活性層4を用い、このAl添加GaInAs活性層4を、GaInAsの成長に用いられる第1の原料(TMG、TMInおよびAsH3 )に、Alを含む第2の原料(TMA)を混入して成長を行い、Alを添加しながらGaInAsの成長を行うことにより形成するようにしていることにより、このAl添加GaInAs活性層4からのInの再蒸発を抑制することができる。このため、n型AlGaAsクラッド層2、GaAs光導波層3,5およびp型AlGaAsクラッド層6の最適成長温度で、Al添加GaInAs活性層4の成長を行うことが可能となり、また、このような成長を行っても、表面にInの蒸発によるピットがほとんど無く、結晶性の良好なAl添加GaInAs活性層4を得ることができる。これにより、動作特性が良好で信頼性の高い半導体レーザを製造することができる。
【0048】
また、Al添加GaInAs活性層4をn型AlGaAsクラッド層2、GaAs光導波層3,5およびp型AlGaAsクラッド層6の最適成長温度で成長することが可能となることにより、レーザ構造を構成する半導体層を一定の温度で成長することが可能となるため、温度制御法を用いた場合のような複雑な成長過程による成長中断が無くなる。これにより、製造プロセスが簡略化されると共に、成長中断によって、レーザ構造を構成する半導体層が不純物により汚染されることを防止することもできる。
【0049】
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。この第2の実施形態においては、上述の第1の実施形態の図1に示した歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを製造する。
【0050】
以下に、この歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを製造するようにした、この第2の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第2の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、Al添加GaInAs活性層4の成長に、この発明の第1の発明による化合物半導体の成長方法が適用されている。この第2の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層を、活性層の成長の前後で成長温度を切り替える温度制御法を用いて形成する。図6は、この第2の実施形態による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【0051】
すなわち、この第2の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、図6に示すように、成長温度をAlGaAsおよびGaAsの最適成長温度である780℃以上800℃以下、具体的には例えば780℃に設定し、n型GaAs基板1上にn型AlGaAsクラッド層2およびGaAs光導波層3をMOCVD法により順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度をGaInAsの最適成長温度である600℃以上750℃以下、具体的には例えば650℃まで下げる。次に、成長温度が650℃で安定したところで、GaAs光導波層3上にAl添加GaInAs活性層4をMOCVD法により成長させる。このAl添加GaInAs活性層4の成長方法は、成長温度が異なること以外は、第1の実施形態による半導体レーザの製造方法におけると同様であるので、説明を省略する。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び780℃まで上げる。次に、成長温度が780℃で安定したところで、Al添加GaInAs活性層4上にGaAs光導波層5、p型AlGaAsクラッド層6およびp型GaAsキャップ層7をMOCVD法により順次成長させる。
【0052】
以降は、第1の実施形態による半導体レーザの製造方法と同様に、p型AlGaAsクラッド層6の上層部およびp型GaAsキャップ層7をリッジストライプ形状にパターニングし、このリッジストライプ部の両側の部分にn型GaAs電流狭窄層8を埋め込んで電流狭窄構造を形成した後、p型GaAsキャップ層7およびn型GaAs電流狭窄層8上にp側電極9を形成すると共に、n型GaAs基板1の裏面にn側電極10を形成する。以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを完成させる。
【0053】
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態におけると同様に、Al添加GaInAs活性層4からのInの再蒸発を抑制することができる。このため、このAl添加GaInAs活性層4を650℃で成長した後、この上にGaAs光導波層5などを成長するために成長温度を650℃から780℃まで上げる昇温過程で、Al添加GaInAs活性層4からのInの再蒸発を低減することができ、このAl添加GaInAs活性層4の良好な結晶性を維持することができるため、温度制御法を用いてレーザ構造を構成する半導体層を成長することによる利点を最大限に生かすことができる。これにより、動作特性が良好で長寿命の半導体レーザを製造することができる。
【0054】
次に、この発明の第3の実施形態について説明する。図7は、この第3の実施形態において製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザの断面図である。このAlGaAs系半導体レーザは、SCH構造を有し、活性層は単一量子井戸構造を有する。図7において、図1と同一または対応する部分には、同一の符号を付す。
【0055】
図7に示すように、この歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザにおいては、Al添加GaInAs活性層4に代えて、GaInAs活性層21が用いられる。この場合、このGaInAs活性層21は、具体的には例えばGa0.8 In0.2 Asからなる。このGaInAs活性層21とGaAs光導波層5との間には、AlGaAsキャップ層22が設けられている。このAlGaAsキャップ層22は、キャリアがトンネルできる程度の厚さ、例えば数原子層(数Å〜数10Å)程度の厚さを有する。
【0056】
ここで、GaInAs活性層21とGaAs光導波層5との間に設けられるキャップ層は、必ずAlを含む材料を用いて構成しなければならない。これは、例えば、AlGaAsキャップ層22に代えて、Alを含まないGaAsキャップ層を用いた場合は、後述のように、GaAs光導波層5を成長させるために成長温度を上げる昇温過程で、GaAsキャップ層を通してGaInAs活性層21中のInが蒸発してしまうからである。
【0057】
この半導体レーザの上記以外の構成は、上述の第1の実施形態の図1に示した半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【0058】
以下に、図7に示す歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを製造するようにした、この第3の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第3の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層の成長に、この発明の第2の発明による化合物半導体の成長方法が適用されている。図8は、この第3の実施形態による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層を成長する際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【0059】
すなわち、この第3の実施形態においては、図8に示すように、成長温度をAlGaAsおよびGaAsの最適成長温度である780℃以上800℃以下、具体的には例えば780℃に設定し、n型GaAs基板1上にn型AlGaAsクラッド層2およびGaAs光導波層3をMOCVD法により順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度をGaInAsの最適成長温度である600℃以上750℃以下、具体的には例えば650℃まで下げる。次に、成長温度が650℃で安定したところで、GaAs光導波層3上にGaInAsからなるGaInAs活性層21およびAlGaAsキャップ層22をMOCVD法により順次成長させる。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び780℃まで上げる。次に、成長温度が780℃で安定したところで、AlGaAsキャップ層22上にGaAs光導波層5、p型AlGaAsクラッド層6およびp型GaAsキャップ層7をMOCVD法により順次成長させる。この場合、レーザ構造を構成する各半導体層は、それぞれの最適成長温度で成長されているため、結晶性が良好である。
【0060】
以降は、第1の実施形態による半導体レーザの製造方法と同様に、p型AlGaAsクラッド層6の上層部およびp型GaAsキャップ層7をリッジストライプ形状にパターニングし、このリッジストライプ部の両側の部分にn型GaAs電流狭窄層8を埋め込んで電流狭窄構造を形成した後、p型GaAsキャップ層7およびn型GaAs電流狭窄層8上にp側電極9を形成すると共に、n型GaAs基板1の裏面にn側電極10を形成する。以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを完成させる。
【0061】
この第3の実施形態によれば、GaInAs活性層21を、GaInAsの最適成長温度である650℃で成長した後、GaAs光導波層5を成長させるために成長温度を上げる前に、すなわち、GaInAs活性層21の成長が終了したところで、このGaInAs活性層21の上に650℃でAlGaAsキャップ層22を成長するようにしていることにより、この後、成長温度を650℃から780℃に上げる昇温過程で、GaInAs活性層21からのInの再蒸発を低減することができ、このGaInAs活性層21の良好な結晶性を維持することができるため、温度制御法を用いてレーザ構造を構成する半導体層を成長することによる利点を最大限に生かすことができる。これにより、動作特性が良好で長寿命の半導体レーザを製造することができる。
【0062】
次に、この発明の第4の実施形態について説明する。図9は、この第4の実施形態において製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザの断面図である。この半導体レーザは、SCH構造を有し、活性層は多重量子井戸(MQW)構造を有する。図10は、図9に示した半導体レーザのエネルギーバンド図である。図10において、EC は伝導帯下端のエネルギーを示す。
【0063】
図9および図10に示すように、この歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザにおいては、例えば、n型GaAs基板31上に、n型AlGaAsクラッド層32、AlGaAs光導波層33、GaInAs量子井戸層34aおよびAlGaAs障壁層34bが交互に積層されたMQW構造の活性層34、AlGaAs光導波層35、p型AlGaAsクラッド層36およびp型GaAsキャップ層37が順次積層されている。
【0064】
ここで、n型AlGaAsクラッド層32およびp型AlGaAsクラッド層36は、例えばAl0.45Ga0.55Asからなり、AlGaAs光導波層33,35は、例えばAl0.1 Ga0.9 Asからなる。また、MQW構造の活性層34を構成するGaInAs量子井戸層34aは、例えばGa0.8 In0.2 Asからなり、AlGaAs障壁層34bは 例えばAl0.1 Ga0.9 Asからなる。この場合、MQW構造の活性層34における障壁層は、AlGaAsのように、必ずAlを含む材料を用いて構成しなければならない。
【0065】
p型AlGaAsクラッド層36の上層部およびp型GaAsキャップ層37は、一方向に延びる所定のリッジストライプ形状を有する。このリッジストライプ部の両側の部分には、n型GaAs電流狭窄層38が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成されている。
【0066】
p型GaAsキャップ層37およびn型GaAs電流狭窄層38の上には、例えばTi/Pt/Au電極のようなp側電極39が設けられ、一方、n型GaAs基板31の裏面にはAuGe/Ni電極のようなn側電極40が設けられている。
【0067】
この半導体レーザを構成する各半導体層の厚さの一例を挙げると、n型AlGaAsクラッド層32の厚さは2μm、AlGaAs光導波層33,35の厚さは100nm、GaInAs量子井戸層34aの厚さは10nm、AlGaAs障壁層34bの厚さは5nm、p型AlGaAsクラッド層36の全体の厚さは1.5μm、p型AlGaAsクラッド層36のリッジストライプ部の両側の部分の厚さは0.5μmである。
【0068】
以下に、上述のように構成された歪み量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザを製造するようにした、この第4の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第4の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層の成長に、この発明の第3の発明による化合物半導体の成長方法が用いられている。図11は、この第4の実施形態による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【0069】
すなわち、この第4の実施形態においては、図11に示すように、成長温度をAlGaAsおよびGaAsの最適成長温度である780℃以上800℃以下、具体的には例えば780℃に設定し、n型GaAs基板31上にn型AlGaAsクラッド層32およびAlGaAs光導波層33をMOCVD法により順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度をGaInAsの最適成長温度である600℃以上750℃以下、具体的には例えば650℃まで下げる。次に、成長温度が650℃で安定したところで、AlGaAs光導波層33上に、MQW構造の活性層34を成長させる。このとき、まず、AlGaAs光導波層33上にAlGaAs障壁層34bを成長させ、この後、GaInAs量子井戸層34aとAlGaAs障壁層34bとを交互に成長させ、MQW構造の活性層34の最上層がAlGaAs障壁層34bとなるようにする。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び780℃まで上げる。次に、成長温度が780℃で安定したところで、MQW構造の活性層34の最上層のAlGaAs障壁層34b上にAlGaAs光導波層35、p型AlGaAsクラッド層36およびp型GaAsキャップ層37をMOCVD法により順次成長させる。
【0070】
以降は、第1の実施形態による半導体レーザの製造方法と同様に、p型AlGaAsクラッド層36の上層部およびp型GaAsキャップ層37をリッジストライプ形状にパターニングし、このリッジストライプ部の両側の部分にn型GaAs電流狭窄層38を埋め込んで電流狭窄構造を形成した後、p型GaAsキャップ層37およびn型GaAs電流狭窄層38上にp側電極39を形成すると共に、n型GaAs基板31の裏面にn側電極40を形成する。以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを完成させる。
【0071】
この第4の実施形態によれば、MQW構造の活性層34を形成する際に、GaInAs量子井戸層34aを、AlGaAs障壁層34bで挟むようにしていることにより、この後に、成長温度を650℃から780℃に上げる昇温過程で、GaInAs量子井戸層34aからのInの再蒸発を低減することができるので、第3の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【0072】
以上この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、実施形態において挙げた成長温度、数値、材料、レーザ構造、製造プロセスなどはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、上述の第1〜第4の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層をMOCVD法により成長するようにしているが、レーザ構造を構成する半導体層は、分子線エピタキシー(MBE)法により成長するようにしてもよい。
【0073】
また、上述の第1〜第4の実施形態において、基板およびレーザ構造を構成する半導体層の導電型を反対にしてもよい。また、上述の第1〜第3の実施形態においては、光導波層の材料としてGaAsを用いているが、この光導波層の材料としては、活性層のバンドギャップに応じてAlGaAsを用いることも可能である。
【0074】
また、上述の第4の実施形態において、n型AlGaAsクラッド層32からp型GaAsキャップ層37までの成長は、次のような成長過程により行ってもよい。すなわち、成長温度を780℃以上800℃以下、例えば780℃に設定し、n型GaAs基板31上にn型AlGaAsクラッド層32をMOCVD法により成長させる。次に、連続して、780℃でn型AlGaAsクラッド層32上に、AlGaAs光導波層33を、最終的に形成すべき厚さより小さい第1の厚さだけ成長させる。次に、成長を中断して、成長温度を600℃以上750℃以下、例えば650℃まで下げ、成長温度が650℃で安定したところで、AlGaAs光導波層33の残りの部分およびMQW構造の活性層34を成長させる。次に、連続して、650℃の温度で、活性層34上に、AlGaAs光導波層35を、最終的に形成すべき厚さより小さい第2の厚さだけ成長させる。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び780℃まで上げる。次に、成長温度が780℃で安定したところで、AlGaAs光導波層35の残りの部分、p型AlGaAsクラッド層36およびp型GaAsキャップ層37をMOCVD法により順次成長させる。このような成長過程によっても、第4の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【0075】
また、上述の第1〜第3の実施形態においては、GaAs光導波層3,5に代えて、n型GaAs光導波層およびp型GaAs光導波層を用いてもよく、同様に、上述の第4の実施形態においては、AlGaAs光導波層33,35に代えて、n型AlGaAs光導波層およびp型AlGaAs光導波層を用いてもよい。
【0076】
また、上述の第1〜第4の実施形態においては、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザを製造する場合を例に、この発明による化合物半導体の成長方法を、GaInAsの成長を含むAlGaAs系材料の成長に適用した場合について説明したが、この発明による化合物半導体の成長方法は、例えば、GaInPの成長を含むAlGaInP系材料の成長に適用することも可能である。
【0077】
また、上述の第1〜第4の実施形態においては、この発明による化合物半導体の成長方法を、半導体レーザの製造に適用した場合について説明したが、この発明による化合物半導体の成長方法は、半導体レーザのような発光素子の製造以外にも、受光素子や電子走行素子の製造、すなわち、半導体装置全般の製造に適用することが可能である。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第1の発明による化合物半導体の成長方法によれば、成長層に添加されたAl原子によってIn原子の移動が抑制され、成長層からのInの再離脱が抑制されるので、表面モフォロジーの良好な、Inを含みかつAlを含まない化合物半導体の成長層を得ることができる。
【0079】
この発明の第2の発明による化合物半導体の成長方法および第3の発明による化合物半導体の成長方法によれば、Inを含みかつAlを含まない第1の化合物半導体の成長層が、Alを含む第2の化合物半導体の成長層によってキャップされ、第2の化合物半導体の成長層にAl原子が存在することでIn原子の移動が抑制されるため、第1の化合物半導体の成長層中のInが、この第2の化合物半導体の成長層を通じて蒸発することを抑制することができる。したがって、Alを含むかまたはInを含まない第3の化合物半導体を成長するために成長温度を第1の温度から第2の温度に上げる昇温過程において、第1の化合物半導体の成長層からのInの再離脱を低減することができ、表面モフォロジーの良好な、第1の化合物半導体の成長層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施形態おいて製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザの断面図である。
【図2】 この発明の第1の実施形態よる半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図3】 この発明の第1の実施形態よる半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図4】 この発明の第1の実施形態よる半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図5】 GaAs基板上に780℃でAlx Ga1-x-y Iny As膜を成長した試料におけるAl組成比率xと、Alx Ga1-x-y Iny As膜の表面のピット密度の関係を示すグラフである。
【図6】 この発明の第2の実施形態よる半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【図7】 この発明の第3の実施形態おいて製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザの断面図である。
【図8】 この発明の第3の実施形態よる半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【図9】 この発明の第4の実施形態おいて製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザの断面図である。
【図10】 図9に示す歪み量子井戸構造の活性層を有するAlGaAs系半導体レーザのエネルギーバンド図である。
【図11】 この発明の第4の実施形態よる半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【図12】 従来技術による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【符号の説明】
1,31・・・n型GaAs基板、2,32・・・n型AlGaAsクラッド層、3,5・・・GaAs光導波層、4・・・Al添加GaInAs活性層、6,36・・・p型AlGaAsクラッド層、7,37・・・p型GaAsキャップ層、8,38・・・n型GaAs電流狭窄層、9,39・・・p側電極、10,40・・・n側電極、21・・・GaInAs活性層、22・・・AlGaAsキャップ層、33,35・・・AlGaAs光導波層、34・・・MQW構造の活性層、34a・・・GaInAs量子井戸層、34b・・・AlGaAs障壁層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for growing a compound semiconductor, and is particularly suitable for use in growing a group III-V compound semiconductor.
[0002]
[Prior art]
Among AlGaAs-based semiconductor lasers, one in which an active layer having a strained quantum well structure is realized by using GaInAs as an active layer is known. In an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having such a strained quantum well structure, improvement in laser characteristics such as a lower threshold and higher reliability is expected.
[0003]
Here, in an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure using GaInAs as an active layer, AlGaAs or GaAs is used as a material for a cladding layer or an optical waveguide layer. However, the optimum growth temperature of GaInAs is different from the optimum growth temperature of AlGaAs or GaAs. For this reason, AlGaAs and GaAs can grow at about 780 ° C. to 800 ° C., whereas GaInAs generally has a lower growth temperature than AlGaAs and GaAs, specifically 750 ° C. or less, preferably 600 ° C. Must grow at ~ 750 ° C.
[0004]
The reason why GaInAs must be grown at a temperature lower than the growth temperature of AlGaAs or GaAs is because of the high vapor pressure of In. That is, when GaInAs is grown at a temperature as high as the optimal growth temperature of AlGaAs or GaAs, the re-evaporation (re-detachment) rate of In increases due to the high vapor pressure of In, and In is not taken into the crystal. In addition, when In once taken into the crystal is bolded up, pit-shaped irregularities are generated on the crystal surface, which deteriorates the surface morphology. When the GaInAs crystal in such a state is used for the active layer of the semiconductor laser, the internal loss becomes large, and the adverse effect on the increase of the oscillation threshold and the reliability becomes great.
[0005]
For example, samples having a structure in which a single-layer GaInAs film is provided on a GaAs substrate were prepared by changing the growth temperature in various ways, and the pit density on the surface of the GaInAs film was observed with an electron microscope for each sample. When the growth temperature was set to a temperature similar to the optimum growth temperature of AlGaAs or GaAs, for example, 820 ° C., circular pits were observed on the surface of the GaInAs film. The pits on the surface of the GaInAs film were generated with higher density as the In composition ratio increased. The pits on the surface of the GaInAs film are generated as a result of In re-evaporation as described above. In contrast, when the growth temperature of the GaInAs film is lower than the optimal growth temperature of AlGaAs or GaAs, for example, 750 ° C. or less, even if the In composition ratio is a large sample of 0.31, for example, The pits as described above are hardly seen. This shows that the crystallinity of the GaInAs film is improved by growing the GaInAs film at a lower temperature than the growth of AlGaAs or GaAs.
[0006]
Therefore, conventionally, when manufacturing an AlGaAs semiconductor laser having an active layer of a strained quantum well structure using GaInAs as an active layer, growth of AlGaAs constituting a cladding layer or the like is performed at a high temperature of about 750 ° C. to 800 ° C., A temperature control method for switching the growth temperature before and after the growth of the active layer has been used, such that the growth of GaInAs constituting the active layer is performed at a low temperature of 750 ° C. or less, for example, about 600 ° C. to 750 ° C.
[0007]
FIG. 12 shows a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting a laser structure is grown by a conventional semiconductor laser manufacturing method. Here, a case will be described in which an GaAs (Separate Confinement Heterostructure) AlGaAs semiconductor laser having a cladding layer of AlGaAs, an optical waveguide layer of AlGaAs, and an active layer of GaInAs is manufactured.
[0008]
That is, in this semiconductor laser manufacturing method according to the prior art, as shown in FIG. 12, the growth temperature is set to 780 ° C. by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), and the n-type GaAs substrate is n-type. An AlGaAs cladding layer and an AlGaAs optical waveguide layer are grown sequentially. Next, the growth is interrupted and the growth temperature is lowered to 650 ° C. Next, when the growth temperature is stabilized at 650 ° C., a GaInAs active layer is grown on the AlGaAs optical waveguide layer. Next, the growth is interrupted again, and the growth temperature is raised to 780 ° C. again. Next, when the growth temperature is stabilized at 780 ° C., an AlGaAs optical waveguide layer and a p-type AlGaAs cladding layer are sequentially grown on the GaInAs active layer.
[0009]
According to this semiconductor laser manufacturing method according to the prior art, the growth of the AlGaAs cladding layer and the AlGaAs optical waveguide layer and the growth of the GaInAs active layer are performed at the respective optimum growth temperatures, whereby each of the components constituting the semiconductor laser structure. The crystallinity of the semiconductor layer, particularly the GaInAs active layer is improved.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor laser manufacturing method using the temperature control method as described above, after growing a GaInAs active layer at 650 ° C., an AlGaAs optical waveguide layer and an AlGaAs cladding layer are grown thereon. In the process of raising the growth temperature to 780 ° C., re-evaporation of In from the surface of the GaInAs active layer is inevitable. That is, the crystallinity of the obtained GaInAs active layer is deteriorated as in the case where the growth of the GaInAs active layer is performed in a state where the growth temperature is higher than the optimum growth temperature.
[0011]
Therefore, even if the temperature control method as described above is applied to manufacture an AlGaAs semiconductor laser having a strained quantum well structure and the GaInAs active layer is grown at the optimum growth temperature, the expected effect (GaInAs active layer) Improvement in crystallinity).
[0012]
When a semiconductor layer constituting a laser structure is grown using a temperature control method, the growth must be interrupted until the growth temperature is changed and the state is stabilized. There is also a problem that the semiconductor layer constituting the structure is contaminated by impurities or the like and the device characteristics are deteriorated.
[0013]
The above is for the case where GaInAs is grown on a substrate such as a GaAs substrate. However, in the case where a compound semiconductor that contains In and does not contain Al, such as GaInP and GaInAsP, is also grown on the substrate. I can say that.
[0014]
Therefore, the object of the present invention is to reduce surface re-evaporation of In from the growth layer when growing a compound semiconductor containing In and not containing Al, such as GaInAs, GaInP, and GaInAsP. It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor growth method capable of obtaining a good growth layer.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a compound semiconductor growth method according to the first invention of the present invention comprises:
During the growth of the compound semiconductor containing In and not containing Al, the first raw material used for the growth of the compound semiconductor is mixed with the second raw material containing Al, and at this time, the Al in the growth layer is grown. Concentration of 1 × 10 18 / Cm Three In addition, the supply amount of the second raw material and the supply ratio of the second raw material to the first raw material are controlled so that the Al composition ratio in the growth layer is 0.1 or less.
It is characterized by this.
[0016]
In the first invention, a metal organic chemical vapor deposition method or a molecular beam epitaxy method is typically used for the growth of a compound semiconductor containing In and not containing Al. In the first invention, the compound semiconductor containing In and not containing Al is typically a III-V group compound semiconductor, and specifically, for example, GaInAs, GaInP, or GaInAsP.
[0017]
In the first aspect of the invention, the lower limit of the amount of Al added to the growth layer of the compound semiconductor containing In and not containing Al is the concentration of Al in the growth layer from the viewpoint of suppressing re-detachment of In from the growth layer. Is 1 × 10 18 / Cm Three It is chosen to be above. In this case, in order to further reduce the re-detachment of In from the growth layer, the lower limit of the amount of Al added to the growth layer of the compound semiconductor containing In and not containing Al is preferably set to Al in the growth layer. Is selected so that the composition ratio of Al is 0.01 or more, and more preferably, the composition ratio of Al in the growth layer is 0.05 or more. As the amount of Al added to the growth layer of a compound semiconductor containing In and not containing Al increases, the effect of reducing the re-release of In increases, but the growth of the compound semiconductor containing In and not containing Al. The upper limit of the amount of Al added to the layer is, for example, that the Al composition ratio in the growth layer is 0.1 from the viewpoint of obtaining substantially the same properties as in the case where Al is not added to the growth layer. Selected to be: The upper limit of the amount of Al added to the growth layer of the compound semiconductor containing In and not containing Al is preferably selected so that the Al composition ratio in the growth layer is 0.08 or less.
[0018]
In the first aspect of the present invention, in the case of having a step of growing a compound semiconductor containing Al or not containing In before and / or after the growth of the compound semiconductor containing In and containing no Al, for example, The growth of compound semiconductors containing In and not containing Al and the growth of compound semiconductors containing Al or not containing In are optimal at a certain temperature, preferably compound semiconductors containing Al or not containing In. Do it at the growth temperature. In this case, the compound semiconductor containing In and not containing Al and the compound semiconductor containing Al or not containing In are typically III-V group compound semiconductors. The compound semiconductor that contains Al and does not contain Al is GaInAs, GaInP, or GaInAsP, and the compound semiconductor that contains Al or does not contain In is AlGaAs, AlGaInP, or GaAs. However, when the compound semiconductor containing In and not containing Al is GaInAs, it is preferable to use AlGaAs or GaAs as the compound semiconductor containing Al or not containing In, and a compound semiconductor containing In and not containing Al. Is a GaInP, it is preferable to use AlGaInP as a compound semiconductor containing Al or not containing In.
[0019]
In the first invention, after growing a compound semiconductor containing In and not containing Al, when growing a compound semiconductor containing Al or not containing In on the growth layer, for example, The growth of the compound semiconductor containing In and not containing Al is performed at the first temperature, and the growth of the compound semiconductor containing Al or not containing In is performed at the second growth temperature higher than the first temperature. To do. Here, the first temperature is preferably selected as an optimum growth temperature when a compound semiconductor containing In and containing Al is grown without mixing the second raw material into the first raw material. The temperature is preferably selected as the optimum growth temperature of the compound semiconductor containing Al or not containing In. In this case, the compound semiconductor containing In and not containing Al and the compound semiconductor containing Al or not containing In are typically III-V group compound semiconductors. The compound semiconductor that contains Al and does not contain Al is GaInAs, GaInP, or GaInAsP, and the compound semiconductor that contains Al or does not contain In is AlGaAs, AlGaInP, or GaAs. However, when the compound semiconductor containing In and not containing Al is GaInAs, it is preferable to use AlGaAs or GaAs as the compound semiconductor containing Al or not containing In, and a compound semiconductor containing In and not containing Al. Is a GaInP, it is preferable to use AlGaInP as a compound semiconductor containing Al or not containing In.
[0020]
According to the first aspect of the present invention configured as described above, when the compound semiconductor containing In and not containing Al is grown, the first raw material used for the growth of the compound semiconductor contains Al. In this case, the Al concentration in the growth layer is 1 × 10 6. 18 / Cm Three By controlling the supply amount of the second raw material and the supply ratio of the second raw material to the first raw material so that the Al composition ratio in the growth layer is 0.1 or less. The movement of In atoms is suppressed by the Al atoms added to the growth layer, and the re-detachment of In from the growth layer is suppressed.
[0021]
In this way, by suppressing the re-detachment of In from the growth layer of the compound semiconductor containing In and not containing Al, whether the compound semiconductor containing In and not containing Al (for example, GaInAs) contains Al? Alternatively, a growth layer of a compound semiconductor containing In and containing Al having good surface morphology can be obtained even when grown in a temperature range similar to the optimum growth temperature of a compound semiconductor containing no In (eg, AlGaAs or GaAs). be able to. As a result, when a compound semiconductor containing Al or not containing Al is grown before and / or after the growth of the compound semiconductor containing Al and not containing Al, the compound semiconductor containing In and Al is included. It is possible to perform growth of a compound semiconductor not containing Al and growth of a compound semiconductor containing Al or not containing In at a certain temperature, before and after the growth of the compound semiconductor containing In and not containing Al. This eliminates the need to perform growth temperature control with growth interruption.
[0022]
In addition, after a compound semiconductor containing In and not containing Al is grown at the first temperature, another compound semiconductor, for example, a compound semiconductor containing Al or not containing In is higher than the first temperature. In the case of having a step of growing at a temperature, after completion of the growth of the compound semiconductor containing In and not containing Al, in the temperature rising process of raising the growth temperature from the first temperature to the second temperature, the In containing and Al are contained. It is possible to reduce the re-detachment of In from the growth layer of the compound semiconductor that is not included.
[0023]
A method for growing a compound semiconductor according to a second invention of the present invention comprises:
Growing a first compound semiconductor containing In and not containing Al at a first temperature at which In does not re-detach from the growth layer;
Growing a second compound semiconductor containing Al on the growth layer of the first compound semiconductor at a first temperature;
A step of growing a third compound semiconductor containing Al or not containing In at a second temperature higher than the first temperature on the growth layer of the second compound semiconductor.
It is characterized by having.
[0024]
A method for growing a compound semiconductor according to a third aspect of the present invention comprises:
By alternately growing a first compound semiconductor containing In and not containing Al and a second compound semiconductor containing Al at a first temperature at which In does not re-separate from the growth layer of the first compound semiconductor, Forming a stacked structure in which a growth layer of a first compound semiconductor is sandwiched between growth layers of a second compound semiconductor;
A step of growing a third compound semiconductor containing Al or not containing In at a second temperature higher than the first temperature on the second compound semiconductor growth layer in the uppermost layer of the stacked structure.
It is characterized by having.
[0025]
In the second and third inventions of the present invention, the growth of the first compound semiconductor, the second compound semiconductor, and the third compound semiconductor typically involves metal organic chemical vapor deposition or molecules. Line epitaxy is used. In the second and third aspects of the invention, the first growth temperature is preferably selected as the optimum growth temperature for the first compound semiconductor. The second temperature higher than the first temperature is a temperature at which In re-detaches from the growth layer of the first compound semiconductor, and is preferably selected as the optimum growth temperature of the third compound semiconductor. .
[0026]
In the second and third aspects of the invention, the first compound semiconductor, the second compound semiconductor, and the third compound semiconductor are typically III-V group compound semiconductors, specifically The first compound semiconductor is GaInAs, GaInP or GaInAsP, the second compound semiconductor is AlGaAs or AlGaInP, and the third compound semiconductor is AlGaAs, AlGaInP or GaAs.
[0027]
According to the second invention of the present invention, the step of growing the first compound semiconductor containing In and containing no Al at the first temperature at which In does not re-separate from the growth layer, and the first compound semiconductor A step of growing a second compound semiconductor containing Al on the first growth layer at a first temperature, and a third compound containing Al or not containing In on the growth layer of the second compound semiconductor. And growing the compound semiconductor at a second temperature higher than the first temperature, whereby the growth layer of the first compound semiconductor containing In and not containing Al is formed of the second compound semiconductor containing Al. Capped by the growth layer. Since the movement of In atoms is suppressed due to the presence of Al atoms in the growth layer of the second compound semiconductor, the In in the growth layer of the first compound semiconductor is changed to the growth layer of the second compound semiconductor. Evaporation can be suppressed through Therefore, after the growth of the second compound semiconductor is completed, the growth temperature of the first compound semiconductor is increased from the first temperature to the second temperature in order to grow the third compound semiconductor. In re-extraction of In can be reduced.
[0028]
According to the third aspect of the present invention, the first compound semiconductor containing In and not containing Al and the second compound semiconductor containing Al are not separated from the growth layer of the first compound semiconductor. By alternately growing at a temperature of 1, a stacked structure in which the growth layer of the first compound semiconductor is sandwiched between the growth layers of the second compound semiconductor, and on the growth layer of the second compound semiconductor, Al is formed. Growing a third compound semiconductor containing In or not containing In at a second temperature higher than the first temperature, thereby growing a first compound semiconductor containing In and not containing Al. The layer is capped by a second compound semiconductor growth layer comprising Al. Since the movement of In atoms is suppressed due to the presence of Al atoms in the growth layer of the second compound semiconductor, the In in the growth layer of the first compound semiconductor is changed to the growth layer of the second compound semiconductor. Evaporation can be suppressed through Therefore, after the growth of the second compound semiconductor is completed, the growth temperature of the first compound semiconductor is increased from the first temperature to the second temperature in order to grow the third compound semiconductor. In re-extraction of In can be reduced.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the case where the compound semiconductor growth method according to the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure will be described.
[0030]
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure to be manufactured in the first embodiment. The AlGaAs semiconductor laser has an SCH structure, and the active layer has a single quantum well (SQW) structure.
[0031]
As shown in FIG. 1, in an AlGaAs semiconductor laser having an active layer of this strained quantum well structure, for example, an n-type
[0032]
Here, the n-type
[0033]
The lower limit of the amount of Al added to the Al-added GaInAs
[0034]
The upper layer portion of the p-type
[0035]
A p-
[0036]
As an example of the thickness of each semiconductor layer constituting this semiconductor laser, the thickness of the n-type
[0037]
The semiconductor laser manufacturing method according to the first embodiment in which an AlGaAs semiconductor laser having an active layer with a strained quantum well structure configured as described above is manufactured will be described below. In the semiconductor laser manufacturing method according to the first embodiment, the compound semiconductor growth method according to the first invention of the present invention is applied to the growth of the Al-added GaInAs
[0038]
In the semiconductor laser manufacturing method according to the first embodiment, in order to manufacture the semiconductor laser described above, each semiconductor layer constituting the laser structure is formed by, for example, the MOCVD method. At this time, as a raw material of the III-V group compound semiconductor, trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMIn), arsine (AsH) Three For example, Si or Se as the n-type impurity, and Zn as the p-type impurity, for example.
[0039]
In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, first, as shown in FIG. 2, the growth temperature is 780 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, which is the optimum growth temperature for AlGaAs and GaAs. And an n-type
[0040]
Here, when the Al-added GaInAs
[0041]
Next, as shown in FIG. 3, the entire surface of the p-type
[0042]
Next, as shown in FIG. 4, an n-type GaAs
[0043]
Next, as shown in FIG. 1, a p-
[0044]
In this way, an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a target strained quantum well structure is manufactured.
[0045]
Here, in order to verify the effect of suppressing the re-evaporation of In due to the addition of Al to GaInAs, a single layer of Al is formed on a GaAs substrate at 780 ° C. x Ga 1-xy In y Samples with grown As films were prepared by changing the Al composition ratio x in various ways. x Ga 1-xy In y The relationship between the Al composition ratio x and the pit density was examined by observing the pit density on the surface of the As film with an electron microscope. FIG. 5 is a graph showing the results. Here, Al x Ga 1-xy In y The In composition ratio y in the As film is 0.15.
[0046]
According to FIG. 5, Al is formed on a GaAs substrate at 780 ° C. x Ga 1-xy In y It can be seen that in the sample grown with As film, the pit density decreases as the Al composition ratio x increases. This is an effect obtained by suppressing re-evaporation of In by adding Al to GaInAs.
[0047]
According to the first embodiment configured as described above, in an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure, an Al-added GaInAs
[0048]
Further, the Al-doped GaInAs
[0049]
Next explained is the second embodiment of the invention. In the second embodiment, an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure shown in FIG. 1 of the first embodiment is manufactured.
[0050]
A method for manufacturing the semiconductor laser according to the second embodiment, in which an AlGaAs semiconductor laser having an active layer with a strained quantum well structure is manufactured, will be described below. In the semiconductor laser manufacturing method according to the second embodiment, the compound semiconductor growth method according to the first invention is applied to the growth of the Al-doped GaInAs
[0051]
That is, in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the second embodiment, as shown in FIG. 6, the growth temperature is 780 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, which is the optimum growth temperature for AlGaAs and GaAs. The n-type
[0052]
Thereafter, similarly to the semiconductor laser manufacturing method according to the first embodiment, the upper layer portion of the p-type
[0053]
According to the second embodiment, re-evaporation of In from the Al-added GaInAs
[0054]
Next explained is the third embodiment of the invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure to be manufactured in the third embodiment. The AlGaAs semiconductor laser has an SCH structure, and the active layer has a single quantum well structure. 7, parts that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.
[0055]
As shown in FIG. 7, in the AlGaAs semiconductor laser having the active layer of the strained quantum well structure, a GaInAs
[0056]
Here, the cap layer provided between the GaInAs
[0057]
Since the other configuration of the semiconductor laser is the same as that of the semiconductor laser shown in FIG. 1 of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0058]
A method for manufacturing the semiconductor laser according to the third embodiment, in which an AlGaAs semiconductor laser having an active layer with a strained quantum well structure shown in FIG. 7 is manufactured, will be described below. In the third embodiment, the compound semiconductor growth method according to the second invention of the present invention is applied to the growth of the semiconductor layer constituting the laser structure. FIG. 8 is a schematic diagram showing a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting the laser structure is grown in the semiconductor laser manufacturing method according to the third embodiment.
[0059]
That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 8, the growth temperature is set to 780 ° C. or more and 800 ° C. or less, which is the optimum growth temperature for AlGaAs and GaAs, specifically, for example, 780 ° C. An n-type
[0060]
Thereafter, similarly to the semiconductor laser manufacturing method according to the first embodiment, the upper layer portion of the p-type
[0061]
According to the third embodiment, after the GaInAs
[0062]
Next explained is the fourth embodiment of the invention. FIG. 9 is a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure to be manufactured in the fourth embodiment. This semiconductor laser has an SCH structure, and the active layer has a multiple quantum well (MQW) structure. FIG. 10 is an energy band diagram of the semiconductor laser shown in FIG. In FIG. C Indicates the energy at the bottom of the conduction band.
[0063]
As shown in FIGS. 9 and 10, in an AlGaAs semiconductor laser having an active layer of this strained quantum well structure, for example, an n-type
[0064]
Here, the n-type
[0065]
The upper layer portion of the p-type
[0066]
A p-
[0067]
As an example of the thickness of each semiconductor layer constituting the semiconductor laser, the thickness of the n-type
[0068]
A method for manufacturing a semiconductor laser according to the fourth embodiment, in which a semiconductor laser having an active layer with a strained quantum well structure configured as described above, is described below. In the fourth embodiment, the compound semiconductor growth method according to the third aspect of the present invention is used for the growth of the semiconductor layer constituting the laser structure. FIG. 11 is a schematic diagram showing a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting a laser structure is grown in the semiconductor laser manufacturing method according to the fourth embodiment.
[0069]
That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, the growth temperature is set to 780 ° C. or more and 800 ° C. or less, which is the optimum growth temperature for AlGaAs and GaAs, specifically, for example, 780 ° C. An n-type
[0070]
Thereafter, as in the semiconductor laser manufacturing method according to the first embodiment, the upper layer portion of the p-type
[0071]
According to the fourth embodiment, when the
[0072]
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, the growth temperature, numerical value, material, laser structure, manufacturing process, and the like given in the embodiment are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Specifically, for example, in the first to fourth embodiments described above, the semiconductor layer constituting the laser structure is grown by the MOCVD method. However, the semiconductor layer constituting the laser structure is a molecular beam. You may make it grow by an epitaxy (MBE) method.
[0073]
In the first to fourth embodiments, the conductivity types of the semiconductor layers constituting the substrate and the laser structure may be reversed. In the first to third embodiments described above, GaAs is used as the material of the optical waveguide layer. As the material of the optical waveguide layer, AlGaAs may be used according to the band gap of the active layer. Is possible.
[0074]
In the fourth embodiment described above, the growth from the n-type
[0075]
In the first to third embodiments described above, an n-type GaAs optical waveguide layer and a p-type GaAs optical waveguide layer may be used instead of the GaAs
[0076]
In the first to fourth embodiments described above, the method for growing a compound semiconductor according to the present invention is performed using GaInAs as an example in the case of manufacturing an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure. Although the case where the present invention is applied to the growth of the AlGaAs-based material including the above has been described, the compound semiconductor growth method according to the present invention can also be applied to the growth of the AlGaInP-based material including the growth of GaInP, for example.
[0077]
In the first to fourth embodiments described above, the case where the compound semiconductor growth method according to the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser has been described. However, the compound semiconductor growth method according to the present invention includes a semiconductor laser. In addition to the manufacture of the light emitting element as described above, the present invention can be applied to manufacture of a light receiving element and an electron traveling element, that is, manufacture of a semiconductor device in general.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the compound semiconductor growth method of the first aspect of the present invention, the movement of In atoms is suppressed by Al atoms added to the growth layer, and the re-detachment of In from the growth layer is suppressed. Therefore, it is possible to obtain a compound semiconductor growth layer containing In and containing Al with good surface morphology.
[0079]
According to the method for growing a compound semiconductor according to the second invention of the present invention and the method for growing a compound semiconductor according to the third invention, the growth layer of the first compound semiconductor that contains In and does not contain Al contains Al. Since the movement of In atoms is suppressed by the presence of Al atoms in the growth layer of the second compound semiconductor that is capped by the growth layer of the second compound semiconductor, In in the growth layer of the first compound semiconductor is Evaporation through the growth layer of the second compound semiconductor can be suppressed. Therefore, in the temperature rising process for raising the growth temperature from the first temperature to the second temperature in order to grow the third compound semiconductor containing Al or not containing In, the growth from the growth layer of the first compound semiconductor The re-detachment of In can be reduced, and a first compound semiconductor growth layer having a good surface morphology can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure to be manufactured in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 shows Al on a GaAs substrate at 780 ° C. x Ga 1-xy In y Al composition ratio x in the sample grown with As film and Al x Ga 1-xy In y It is a graph which shows the relationship of the pit density of the surface of As film | membrane.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting a laser structure is grown in the semiconductor laser manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer with a strained quantum well structure to be manufactured in a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting a laser structure is grown in the semiconductor laser manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure to be manufactured in a fourth embodiment of the present invention.
10 is an energy band diagram of an AlGaAs semiconductor laser having an active layer having a strained quantum well structure shown in FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting a laser structure is grown in the semiconductor laser manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a schematic diagram showing a growth temperature profile when a semiconductor layer constituting a laser structure is grown in a semiconductor laser manufacturing method according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記Al添加GaInAs活性層上にAlGaAsまたはGaAs層を有機金属化学気相成長法により成長する工程とを有し、
上記Al添加GaInAs活性層の成長および上記AlGaAsまたはGaAs層の成長を、成長温度を780℃以上800℃以下の一定温度に設定して順次行うようにしたAlGaAs系半導体レーザの製造方法。Growing an Al-added GaInAs active layer to which Al is added in a composition ratio of 0.01 or more and 0.1 or less by metal organic chemical vapor deposition;
A step of growing an AlGaAs or GaAs layer on the Al-added GaInAs active layer by metal organic chemical vapor deposition.
A method of manufacturing an AlGaAs semiconductor laser, wherein the growth of the Al-added GaInAs active layer and the growth of the AlGaAs or GaAs layer are sequentially performed by setting the growth temperature to a constant temperature of 780 ° C. or higher and 800 ° C. or lower .
上記Al添加GaInAs層上にAlGaAsまたはGaAs層を有機金属化学気相成長法により成長する工程とを有し、A step of growing an AlGaAs or GaAs layer on the Al-added GaInAs layer by metal organic chemical vapor deposition,
上記Al添加GaInAs層の成長および上記AlGaAsまたはGaAs層の成長を、成長温度を780℃以上800℃以下の一定温度に設定して順次行うようにしたAlGaAs系半導体装置の製造方法。A method of manufacturing an AlGaAs semiconductor device, wherein the growth of the Al-added GaInAs layer and the growth of the AlGaAs or GaAs layer are sequentially performed by setting the growth temperature to a constant temperature of 780 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
上記Al添加GaInAs層上にAlGaAsまたはGaAs層を有機金属化学気相成長法により成長する工程とを有し、A step of growing an AlGaAs or GaAs layer on the Al-added GaInAs layer by metal organic chemical vapor deposition,
上記Al添加GaInAs層の成長および上記AlGaAsまたはGaAs層の成長を、成長温度を780℃以上800℃以下の一定温度に設定して順次行うようにした化合物半導体の成長方法。A growth method of a compound semiconductor in which the growth of the Al-added GaInAs layer and the growth of the AlGaAs or GaAs layer are sequentially performed by setting a growth temperature to a constant temperature of 780 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18093198A JP4192293B2 (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | AlGaAs semiconductor laser manufacturing method, AlGaAs semiconductor device manufacturing method, and compound semiconductor growth method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18093198A JP4192293B2 (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | AlGaAs semiconductor laser manufacturing method, AlGaAs semiconductor device manufacturing method, and compound semiconductor growth method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000022208A JP2000022208A (en) | 2000-01-21 |
JP4192293B2 true JP4192293B2 (en) | 2008-12-10 |
Family
ID=16091790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18093198A Expired - Fee Related JP4192293B2 (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | AlGaAs semiconductor laser manufacturing method, AlGaAs semiconductor device manufacturing method, and compound semiconductor growth method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4192293B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4038046B2 (en) | 2001-12-18 | 2008-01-23 | シャープ株式会社 | Manufacturing method of semiconductor laser device |
CN110190514B (en) * | 2019-06-04 | 2020-03-24 | 厦门乾照半导体科技有限公司 | VCSEL chip preparation method |
-
1998
- 1998-06-26 JP JP18093198A patent/JP4192293B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000022208A (en) | 2000-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7042011B2 (en) | Compound semiconductor laser | |
JPH10126010A (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
US5966396A (en) | Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same | |
US7474683B2 (en) | Distributed feedback semiconductor laser | |
US5360762A (en) | Semiconductor laser device, and a method for producing a compound semiconductor device including the semiconductor laser device | |
US6518159B1 (en) | Semiconductor laser device and a method for fabricating the same | |
US7215691B2 (en) | Semiconductor laser device and method for fabricating the same | |
US6639926B1 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP3735638B2 (en) | Semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JP4192293B2 (en) | AlGaAs semiconductor laser manufacturing method, AlGaAs semiconductor device manufacturing method, and compound semiconductor growth method | |
US5887011A (en) | Semiconductor laser | |
JP3552642B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
JP4154757B2 (en) | AlGaAs layer growth method and semiconductor laser manufacturing method | |
JP4163321B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP4048695B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor mixed crystal layer, semiconductor device and semiconductor light emitting device | |
JP4826019B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
JP3865827B2 (en) | Slope-emitting semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JPH0766992B2 (en) | AlGaInP semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
JPH0923039A (en) | Manufacture of semiconductor laser | |
JPH057049A (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2000040857A (en) | Semiconductor laser element | |
JP2586826B2 (en) | AlGaInP-based semiconductor laser and its manufacturing method | |
JPH11330616A (en) | Growth method of compound semiconductor layer, and manufacture of semiconductor device | |
JP2839337B2 (en) | Visible light semiconductor laser | |
JP2007049188A (en) | Semiconductor light-emitting device and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041222 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050111 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050309 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080402 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080520 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080716 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080826 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080908 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111003 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121003 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131003 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |