JPH01194379A - 可視光発光素子 - Google Patents
可視光発光素子Info
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- JPH01194379A JPH01194379A JP63017381A JP1738188A JPH01194379A JP H01194379 A JPH01194379 A JP H01194379A JP 63017381 A JP63017381 A JP 63017381A JP 1738188 A JP1738188 A JP 1738188A JP H01194379 A JPH01194379 A JP H01194379A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/305—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table characterised by the doping materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
- H01S5/3054—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping
- H01S5/3063—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping using Mg
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔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半導体レー
ザに係わ夛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可視光発
光素子に関する。
ザに係わ夛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可視光発
光素子に関する。
（従来の技術）
近年、組成と膜厚の制御性と大面積に互る均一性の優れ
たＭＯＣＶＤ法を利用して作成した半導体レーザが注目
されており、これらの方法によって作成した単一の基本
横モードを有する種々の構造の半導体レーザが報告され
ている。ＭＯＣＶＤ法を利用した代表的なレーザ構造と
しては、第３図に示すような、例えばＧａＡｊＡｓを材
料として用いたものがある。これは、溝を形成したダブ
ルヘテロウェハ上にＧａＡＪＡｓを再成長することによ
シ自己整合的に電流狭窄及び光導波路を形成するもので
ある。
たＭＯＣＶＤ法を利用して作成した半導体レーザが注目
されており、これらの方法によって作成した単一の基本
横モードを有する種々の構造の半導体レーザが報告され
ている。ＭＯＣＶＤ法を利用した代表的なレーザ構造と
しては、第３図に示すような、例えばＧａＡｊＡｓを材
料として用いたものがある。これは、溝を形成したダブ
ルヘテロウェハ上にＧａＡＪＡｓを再成長することによ
シ自己整合的に電流狭窄及び光導波路を形成するもので
ある。
３２はｎ −ＧａＡｓ基板、３３はｎ −ＧａＡＪ−Ａ
ｓクラッド層、３４ ｉｊ ＧａＡｓ活性層、３５はｐ
−ＧａＡＪＡｓクラッド層、３６はｎ −ＧａＡｓ電
流阻止層、３７はｐ −ＧａＡＪＡｓクラッド層、北は
ｐ −ＧａＡｓコンタクト層、３１．３９は電極である
。最近の技術動向として、光通信用長波長レーザや光記
録用短波長レーザに使用する半導体レーザとして、よシ
長波長化や、短波長化の可能なＩｎＧａＡｓＰ、 Ｉｎ
ＧａＡｊＡｓ、 ＩｎＧａＡｊＰ等が注目されている。
ｓクラッド層、３４ ｉｊ ＧａＡｓ活性層、３５はｐ
−ＧａＡＪＡｓクラッド層、３６はｎ −ＧａＡｓ電
流阻止層、３７はｐ −ＧａＡＪＡｓクラッド層、北は
ｐ −ＧａＡｓコンタクト層、３１．３９は電極である
。最近の技術動向として、光通信用長波長レーザや光記
録用短波長レーザに使用する半導体レーザとして、よシ
長波長化や、短波長化の可能なＩｎＧａＡｓＰ、 Ｉｎ
ＧａＡｊＡｓ、 ＩｎＧａＡｊＰ等が注目されている。
中でもＶ族元素が一種類で構成されているＩｎＧａＡＪ
Ｐは気相成長法に適したものである。しかし、この材料
では、ｐ型ＩｎＧａＡｊＰの成長が困難であるため、第
３図の構造の素子では、十分な特性を得難かった。即ち
、第３図の構成において、基板をＧａＡｓ 。
Ｐは気相成長法に適したものである。しかし、この材料
では、ｐ型ＩｎＧａＡｊＰの成長が困難であるため、第
３図の構造の素子では、十分な特性を得難かった。即ち
、第３図の構成において、基板をＧａＡｓ 。
クラッド層をＩｎＧａＡＪＰ、活性層をＩｎＧａＰとし
たレーザでは、層中において、一定ア十分なキャリア濃
度を有するｐ型ＩｎＧａＡＪＰが得られないため、ｐ型
りラッド層の抵抗が十分低くならず、しきい値電圧が大
きくなる。
たレーザでは、層中において、一定ア十分なキャリア濃
度を有するｐ型ＩｎＧａＡＪＰが得られないため、ｐ型
りラッド層の抵抗が十分低くならず、しきい値電圧が大
きくなる。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来、基板をＧａＡｓ 、クラッド層をＩｎ
ＧａＡＪ−Ｐ 、活性層をＩｎＧａＰとしたレーザでは
、十分な特性が得られず実用化が困難であった。この原
因をなすｐ型りラッド層の抵抗が十分に低くならない理
由を調べたところ例えばドーパントとして、Ｍｇを用い
た場合、 ＭＦのクラッド層への泡り込まれ方がＳＩＭ
Ｓ分析によると、第４図のようになシ、クラッド層成長
の途中よシ取υ込まれていることがわかる。この場合、
活性層近くがアンドープ層となυ高抵抗化している。ま
た、ドーパントとしてＺｎを用いた場合、キャリア濃度
がＩ Ｘ １０ ”ｃａｒ ”以上に高くならず、この
原因はＳ ＩＭＳ分析によるとＩｎＧａＡＡＰ ｐＡへ
のＺｎの固溶限界によりＺｎの取り込まれ量が、第５図
に示すようにｌＸｌ０Ｉ？□″に限界があることがわか
った。
ＧａＡＪ−Ｐ 、活性層をＩｎＧａＰとしたレーザでは
、十分な特性が得られず実用化が困難であった。この原
因をなすｐ型りラッド層の抵抗が十分に低くならない理
由を調べたところ例えばドーパントとして、Ｍｇを用い
た場合、 ＭＦのクラッド層への泡り込まれ方がＳＩＭ
Ｓ分析によると、第４図のようになシ、クラッド層成長
の途中よシ取υ込まれていることがわかる。この場合、
活性層近くがアンドープ層となυ高抵抗化している。ま
た、ドーパントとしてＺｎを用いた場合、キャリア濃度
がＩ Ｘ １０ ”ｃａｒ ”以上に高くならず、この
原因はＳ ＩＭＳ分析によるとＩｎＧａＡＡＰ ｐＡへ
のＺｎの固溶限界によりＺｎの取り込まれ量が、第５図
に示すようにｌＸｌ０Ｉ？□″に限界があることがわか
った。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、ＩｎＧａＡＪ！Ｐ系半導体を材料と
し、そのｐ型りラッド層のキャリア濃度を十分高く層内
で一定にすることによシ、しきい値電圧が十分小さい特
性を示す半導体レーザ装置を提供することにある。
的とするところは、ＩｎＧａＡＪ！Ｐ系半導体を材料と
し、そのｐ型りラッド層のキャリア濃度を十分高く層内
で一定にすることによシ、しきい値電圧が十分小さい特
性を示す半導体レーザ装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、ｐ型ＩｎＧａＡｊＰクラッド層におけ
るドーパント種を二種類以上とし、り２ラド層中でのキ
ャリア濃度が５Ｘ１０１丁α 以上でフラ。
るドーパント種を二種類以上とし、り２ラド層中でのキ
ャリア濃度が５Ｘ１０１丁α 以上でフラ。
トなプロファイルをもつｐ型ＩｎＧａＡ−１Ｐの成長作
成を可能とし、それによシ半導体レーザの特性を改善し
た点にある。
成を可能とし、それによシ半導体レーザの特性を改善し
た点にある。
即ち、本発明はｐ型ＩｎＧａＡＪＰクラッド層において
、単一元素をドーパントとして用いた場合、取シ込まれ
率の低いこと、ドーピングプロファイルの異常など、そ
れぞれの元素単独としては、不満足なドーパントではあ
るが、その振子舞いがそれぞれ異なることに着目し、ｐ
型ＩｎＧａＡｊＰクラッド層を成長する際にドーパント
として、Ｉ族の元素を２種類以上組み合わせ、同時に、
あるいは交互に供給することにより、それぞれ−元素で
は、物理的に不可能であった部分を相補い、１＆は、二
種類以上の元素をドーパントとして用いることに付随す
る効果によシキャリア濃度が５ ｘ １０ Ｉ？ｃｍ−
”以上でフラットなキャリアプロファイルをもつｐ型ク
ラッド層形成を実現させた方法である。
、単一元素をドーパントとして用いた場合、取シ込まれ
率の低いこと、ドーピングプロファイルの異常など、そ
れぞれの元素単独としては、不満足なドーパントではあ
るが、その振子舞いがそれぞれ異なることに着目し、ｐ
型ＩｎＧａＡｊＰクラッド層を成長する際にドーパント
として、Ｉ族の元素を２種類以上組み合わせ、同時に、
あるいは交互に供給することにより、それぞれ−元素で
は、物理的に不可能であった部分を相補い、１＆は、二
種類以上の元素をドーパントとして用いることに付随す
る効果によシキャリア濃度が５ ｘ １０ Ｉ？ｃｍ−
”以上でフラットなキャリアプロファイルをもつｐ型ク
ラッド層形成を実現させた方法である。
（作用）
本発明によれば、ｐ型クラッド層全体のキャリア濃度を
高くすることが可能とな）、クラッド層における抵抗を
小さくすることができる。慝に活性層界面での急峻なド
ーピングプロファイルの実現も可能となりた。従ってＩ
ｎＧａＡＪ−Ｐ系の半導体レーザ装置の特性として、し
きい値の低減、安定化が図れた。
高くすることが可能とな）、クラッド層における抵抗を
小さくすることができる。慝に活性層界面での急峻なド
ーピングプロファイルの実現も可能となりた。従ってＩ
ｎＧａＡＪ−Ｐ系の半導体レーザ装置の特性として、し
きい値の低減、安定化が図れた。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略構造の断
面図は第３図と同様である。ここで、ｎ−ＧａＡｓ基板
３２上には、ｎ −ＩｎＧａＡＪＰクラッド層３３゜Ｉ
ｎＧａＰ活性層３４及びｐ −Ｉｎ（）ａＡＪＰクラ、
ド層３５カらなる。ダブルヘテロ接合部が形成されてい
る。
面図は第３図と同様である。ここで、ｎ−ＧａＡｓ基板
３２上には、ｎ −ＩｎＧａＡＪＰクラッド層３３゜Ｉ
ｎＧａＰ活性層３４及びｐ −Ｉｎ（）ａＡＪＰクラ、
ド層３５カらなる。ダブルヘテロ接合部が形成されてい
る。
ここでクラッド層３５を形成するときに、ドーパント原
料として、シクロペンタジェニルマグネシウム（ＣＰ、
ＭＰ）とジメチル亜鉛（ＤＭＺ）を用いる。前述した様
にマグネシウムには、ドーピングプロファイルの異常、
亜鉛には、固溶限界による低ドーピングという問題点が
あった。マグネシウム（Ｍ７ ）および亜鉛（Ｚｎ）を
それぞれ膜中に析出、あるいは、活性化率が低下しない
範囲内で多く入る流量（例、ｔば、ＣＰ、Ｍｇ ヲ２０
ｃｃ 、 ＤＭＺ ヲＩｃｅ ） テ同時に供給する。
料として、シクロペンタジェニルマグネシウム（ＣＰ、
ＭＰ）とジメチル亜鉛（ＤＭＺ）を用いる。前述した様
にマグネシウムには、ドーピングプロファイルの異常、
亜鉛には、固溶限界による低ドーピングという問題点が
あった。マグネシウム（Ｍ７ ）および亜鉛（Ｚｎ）を
それぞれ膜中に析出、あるいは、活性化率が低下しない
範囲内で多く入る流量（例、ｔば、ＣＰ、Ｍｇ ヲ２０
ｃｃ 、 ＤＭＺ ヲＩｃｅ ） テ同時に供給する。
第１図に本発明を適用した場合のｐ −′クラッド層内
のマグネシウムと亜鉛のＳ ＩＭＳ分析を示す。亜鉛の
膜中プロファイルは、単独ドーピング時のプロファイル
と変化は焦い。マグネシウムの膜中プロファイルとして
は、マグネシウムがＺｎの存在によりクラッド層内に一
様に拡散する。また、その拡散はＩｎＧａＰ活性層中に
は入らない。このときのクラッド層内のキャリア濃度プ
ロファイルは図２のようになシ、ｌＸｌ０”ｃｍ と
いう高いキャリア濃度が一様に保たれていることがわか
る。
のマグネシウムと亜鉛のＳ ＩＭＳ分析を示す。亜鉛の
膜中プロファイルは、単独ドーピング時のプロファイル
と変化は焦い。マグネシウムの膜中プロファイルとして
は、マグネシウムがＺｎの存在によりクラッド層内に一
様に拡散する。また、その拡散はＩｎＧａＰ活性層中に
は入らない。このときのクラッド層内のキャリア濃度プ
ロファイルは図２のようになシ、ｌＸｌ０”ｃｍ と
いう高いキャリア濃度が一様に保たれていることがわか
る。
このｐ型クラッド層を用いることによシ、レーザ特性を
向上させることができた。また、本実施例の場合、ｐ型
クラッド層成長中、マグネシウムと亜鉛を常に供給した
がＣＰ！Ｍノ、 ＤＭＺの供給は、クラッド層成長時間
中、一定ではなくとも・良い。即ち、マグネシウムの高
ドーピング性と亜鉛のドーパントとしての働きの一様性
を考慮し、例えば、マグネシウムの入シにくいクラッド
層形成初期の間のみ、亜鉛の供給をするととＫよシ、ド
ーパントとしてマグネシウムを補い、また、マグネシウ
ムを拡散させる効果があり、結果として第２図に示すよ
うなキャリア濃度プロファイルをもつことができる。こ
のように本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々のドーパ
ント種を用いて、ｐ型クラッド層の形成を実施すること
ができる。また、その他の実施例としてＩｎＧａＡＪＰ
系半導体レーザに限らず、その他■−■族材料系牛導体
レーザーにおいて適用しうるものである。また、ドーパ
ントに関しても、その材料系においてｐ型となる２種類
以上の種々のドーパントを用いてｐ型クラッド層の形成
を実施することができる。
向上させることができた。また、本実施例の場合、ｐ型
クラッド層成長中、マグネシウムと亜鉛を常に供給した
がＣＰ！Ｍノ、 ＤＭＺの供給は、クラッド層成長時間
中、一定ではなくとも・良い。即ち、マグネシウムの高
ドーピング性と亜鉛のドーパントとしての働きの一様性
を考慮し、例えば、マグネシウムの入シにくいクラッド
層形成初期の間のみ、亜鉛の供給をするととＫよシ、ド
ーパントとしてマグネシウムを補い、また、マグネシウ
ムを拡散させる効果があり、結果として第２図に示すよ
うなキャリア濃度プロファイルをもつことができる。こ
のように本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々のドーパ
ント種を用いて、ｐ型クラッド層の形成を実施すること
ができる。また、その他の実施例としてＩｎＧａＡＪＰ
系半導体レーザに限らず、その他■−■族材料系牛導体
レーザーにおいて適用しうるものである。また、ドーパ
ントに関しても、その材料系においてｐ型となる２種類
以上の種々のドーパントを用いてｐ型クラッド層の形成
を実施することができる。
以上、詳述したように、本発明によれば、ｐ型クラッド
層のキャリアプロファイルが５ ｘ １０”Ｃｒｎ″１
以上で７ラツトであるＩｎＧａＡｊＰ層を形成すること
ができる。このため、り２ラド層での抵抗を下げ、急峻
なプロファイルを得ることができるため、レーザ素子特
性の向上及び信頼性向上を可能にするものである。
層のキャリアプロファイルが５ ｘ １０”Ｃｒｎ″１
以上で７ラツトであるＩｎＧａＡｊＰ層を形成すること
ができる。このため、り２ラド層での抵抗を下げ、急峻
なプロファイルを得ることができるため、レーザ素子特
性の向上及び信頼性向上を可能にするものである。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの素子
構造中、ｐ型ＩｎＧａＡｊＰクラッド層中のＡｊ、 Ｍ
ｌ、 ＺｎのＳ ＩＭＳによるプロファイル結果を示す
図、第２図はキャリア濃度プロファイルを示す図、第３
図は半導体レーザの素子構造を示す断面図、第４図およ
び第５図は従来のｐ型ＩｎＧａＡｊＰ中でのＭｇとＺｎ
のＳＩＭＳによるプロファイル結果を示す図である。 １１．４１・・・Ｍｇプロファイル、 １２，５１・
・・Ｚｎプロファイル。 ２１・・・キャリア濃度プロファイル。 ３１ 、３９−・・電 極、 ３１ ・−・Ｇ
ａＡｓ基板。 ３２・・・バッファ層、３３・・・ｎｉｌクラッド層。 あ・・・活性層、３５・・・ｐ型りラクド層。 ３６・・・電流阻止層、３８・・・コンタクト層。 膜厚→ 第１図 第２図 第３Ｅ
構造中、ｐ型ＩｎＧａＡｊＰクラッド層中のＡｊ、 Ｍ
ｌ、 ＺｎのＳ ＩＭＳによるプロファイル結果を示す
図、第２図はキャリア濃度プロファイルを示す図、第３
図は半導体レーザの素子構造を示す断面図、第４図およ
び第５図は従来のｐ型ＩｎＧａＡｊＰ中でのＭｇとＺｎ
のＳＩＭＳによるプロファイル結果を示す図である。 １１．４１・・・Ｍｇプロファイル、 １２，５１・
・・Ｚｎプロファイル。 ２１・・・キャリア濃度プロファイル。 ３１ 、３９−・・電 極、 ３１ ・−・Ｇ
ａＡｓ基板。 ３２・・・バッファ層、３３・・・ｎｉｌクラッド層。 あ・・・活性層、３５・・・ｐ型りラクド層。 ３６・・・電流阻止層、３８・・・コンタクト層。 膜厚→ 第１図 第２図 第３Ｅ
Claims (5)
- （１）構成材料としてＩｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿
ｙＰ（０≦ｘ、ｙ≦１）を含む可視光発光素子において
、ｐ型導電性のドーパントとしてII族元素を２種類以上
用いたことを特徴とする可視光発光素子。 - （２）前記ｐ型導電性Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿
ｙＰのドーパントをＺｎとＭｇとしたことを特徴とする
請求項１記載の可視光発光素子。 - （３）前記材料Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｙＰの
組成を０．３５≦ｙ≦１．０としたことを特徴とする請
求項１記載の可視光発光素子。 - （４）前記ｐ型導電性Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿
ｙＰのドーパントのＭ、濃度を５×１０＾１＾７ｃｍ＾
−＾３以上としたことを特徴とする請求項１記載の可視
光発光素子。 - （５）前記可視光発光素子がダブルヘテロ接合型レーザ
装置であり、ｐ型クラッド層としてドーパントにＺｎと
Ｍｇを用いたことを特徴とする請求項４記載の可視光発
光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017381A JPH01194379A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 可視光発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017381A JPH01194379A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 可視光発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01194379A true JPH01194379A (ja) | 1989-08-04 |
Family
ID=11942428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63017381A Pending JPH01194379A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 可視光発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01194379A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0291927A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Sanyo Electric Co Ltd | ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 |
| EP1755173A3 (en) * | 2005-08-15 | 2007-06-20 | Avago Technologies ECBU IP (Singapore) Pte. Ltd. | Structures for reducing operating voltage in a semiconductor device |
| US7402447B2 (en) | 2001-07-26 | 2008-07-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for fabricating the same |
| US7556977B2 (en) | 2006-07-11 | 2009-07-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor manufacturing method and semiconductor laser device manufacturing method |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP63017381A patent/JPH01194379A/ja active Pending
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