JPH01225188A - 量子井戸の混晶化法 - Google Patents
量子井戸の混晶化法Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、量子井戸を利用した光素子の製造技術に関す
るものである。
るものである。
通常、混晶化とは、不純物を拡散する等ある種の人為的
操作によって、量子井戸構造が組成の−様な混晶になる
ことをいう、混晶化により量子井戸はエネルギーギャッ
プが広がり屈折率は小さくなる。この現像を用いて、短
波長帯では、既に、Ｑ ａＡ Ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ材料系において低しきい値の半導体レーザや光
導波路が製作されている。これに対して、長波長帯材料
系では、混晶化の起きることが示された例は少なく、河
村等がＺｎの拡散によってＩｎＧａＡｓ−ＩｎＡｌＡｓ
からなる多重量子井戸が混晶化されることをエレクトロ
ニクス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ） ２１ 、 Ｐ２１８ （１９８５）に報告し
ている例があるだけである。彼らは、５５０℃の温度で
１時間Ｚｎを拡散すると、各層の膜厚が７５人であるＩ
ｎＧａＡｓ−ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸が混晶化弯れる
ことが報告されている。
操作によって、量子井戸構造が組成の−様な混晶になる
ことをいう、混晶化により量子井戸はエネルギーギャッ
プが広がり屈折率は小さくなる。この現像を用いて、短
波長帯では、既に、Ｑ ａＡ Ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ
Ａ ｓ材料系において低しきい値の半導体レーザや光
導波路が製作されている。これに対して、長波長帯材料
系では、混晶化の起きることが示された例は少なく、河
村等がＺｎの拡散によってＩｎＧａＡｓ−ＩｎＡｌＡｓ
からなる多重量子井戸が混晶化されることをエレクトロ
ニクス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ） ２１ 、 Ｐ２１８ （１９８５）に報告し
ている例があるだけである。彼らは、５５０℃の温度で
１時間Ｚｎを拡散すると、各層の膜厚が７５人であるＩ
ｎＧａＡｓ−ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸が混晶化弯れる
ことが報告されている。
ここで、混晶化法でいうｒ拡散Ｊには、不純物原子が高
濃度領域から低濃度領域へ熱運動によって移動していく
という通常の意味に加えて、濃度が均一な領域内で不純
物原子が熱運動をして混じり合うという意味も含められ
ている。したがって、不純物の拡散による混晶化の本質
は、不純物原子が熱エネルギーによって結晶内を動きま
わるときに、それに伴って構成元素の移動が促進され、
量子井戸構造が崩れるということである。
濃度領域から低濃度領域へ熱運動によって移動していく
という通常の意味に加えて、濃度が均一な領域内で不純
物原子が熱運動をして混じり合うという意味も含められ
ている。したがって、不純物の拡散による混晶化の本質
は、不純物原子が熱エネルギーによって結晶内を動きま
わるときに、それに伴って構成元素の移動が促進され、
量子井戸構造が崩れるということである。
しかしながら、前記従来技術では、Ｚｎ拡散をレーザダ
イオードの製作に利用しようとすると。
イオードの製作に利用しようとすると。
Ｚｎがｐ型ドーパントであるため光素子等の製作に広く
用いられているｎ形基板が使用できないという問題があ
った。
用いられているｎ形基板が使用できないという問題があ
った。
試みに、ｎ形ＩｎＰ基板上にＺｎ拡散による混晶化を用
いて製作した埋め込み型レーザダイオードの概略構成を
第９図に示す。
いて製作した埋め込み型レーザダイオードの概略構成を
第９図に示す。
第９図において、１はＡｕＺｎＮ１−ｐ形コンタクト、
２は５ｉｎ２膜、３はｐ形Ｉ ｎｆｌａ５３ Ｇ ａ６
１＋４７ ＡＳキャップ層、４はｐ形Ｉｎｏａ、３Ａｌ
、ｓ４．Ａｓクラッド層、５はＺｎ拡散ｐ゛領域、６は
混晶化領域、７は多重量子井戸活性層、８はｎ形Ｉ ｎ
ｏ １１５３ Ｇ ａｏ ６４７Ａｓクラッド層、９は
ｎ形ＩｎＰ基板、１０はＡ ｕ Ｇ ｅＮｉ／Ａｕのｎ
形コンタクト、１１はＺｎ拡散ｐ゛形領域への漏れ電流
である。
２は５ｉｎ２膜、３はｐ形Ｉ ｎｆｌａ５３ Ｇ ａ６
１＋４７ ＡＳキャップ層、４はｐ形Ｉｎｏａ、３Ａｌ
、ｓ４．Ａｓクラッド層、５はＺｎ拡散ｐ゛領域、６は
混晶化領域、７は多重量子井戸活性層、８はｎ形Ｉ ｎ
ｏ １１５３ Ｇ ａｏ ６４７Ａｓクラッド層、９は
ｎ形ＩｎＰ基板、１０はＡ ｕ Ｇ ｅＮｉ／Ａｕのｎ
形コンタクト、１１はＺｎ拡散ｐ゛形領域への漏れ電流
である。
前記ｎ形ＩｎＰ基板上にＺｎ拡散による混晶化を用いて
製作した埋め込み型レーザダイオードは、第９図に示す
ように、ｐ形りラッド層４に注入された電流の多くが、
Ｚｎ拡散ｐ°領域５を通って基板へ流れ込んでしまう（
漏れ電流１１）。
製作した埋め込み型レーザダイオードは、第９図に示す
ように、ｐ形りラッド層４に注入された電流の多くが、
Ｚｎ拡散ｐ°領域５を通って基板へ流れ込んでしまう（
漏れ電流１１）。
これを防ぐためには、ｐ形ＩｎＰ基板を用いてｐ形りラ
ッド層４をｎ形として、Ｚｎ拡ｒＩｌｐ”領域５との間
に高い障壁をもつｐｎ接合を作ることが必要である。
ッド層４をｎ形として、Ｚｎ拡ｒＩｌｐ”領域５との間
に高い障壁をもつｐｎ接合を作ることが必要である。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。
ある。
本発明の目的は、ＩｎＧａＡｓ−ＩｎＡｌＡｓからなる
量子井戸の混晶化法において、ｎ形ドーパントであるシ
リコン（ＳＬ）を用いて、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ Ａ Ｉ
Ａ ｓ ｆｆｉ子井戸を混晶化する方法を提供するこ
とにある。
量子井戸の混晶化法において、ｎ形ドーパントであるシ
リコン（ＳＬ）を用いて、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ Ａ Ｉ
Ａ ｓ ｆｆｉ子井戸を混晶化する方法を提供するこ
とにある。
本発明の前記ならびにその他の解決しようとする課題と
新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明
らかになるであろう。
新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明
らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明は、量子井戸の混晶化法において、ＩｎＧａＡｓ
−ＩｎＡｌＡｓからなる量子井戸構造にシリコンを拡散
することを最も主要な特徴とするものである。
−ＩｎＡｌＡｓからなる量子井戸構造にシリコンを拡散
することを最も主要な特徴とするものである。
前記の手段によれば、シリコンをＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡ
ｌＡｓ量子井戸に拡散し、ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＡｌＡ
ｓ中で、従来用いていたＺｎと逆の伝導形を示すＳｉを
用いて混晶化を行うので、光素子等の製作に広く用いら
れているｎ形基板を使用することができる。
ｌＡｓ量子井戸に拡散し、ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＡｌＡ
ｓ中で、従来用いていたＺｎと逆の伝導形を示すＳｉを
用いて混晶化を行うので、光素子等の製作に広く用いら
れているｎ形基板を使用することができる。
すなわち、従来の混晶化法のように、ｎ形りラッド層に
注入された電流の多くが、Ｚｎ拡散ｐ・領域を通って基
板へ流れ込んでしまうのを防ぐために、ｐ形ＩｎＰ基板
を用いてキャップ層側のクラッド層をｎ形として、Ｚｎ
拡散ｐ″″領域との間に高い障壁をもつｐｎ接合を作る
必要をなくすることができる。
注入された電流の多くが、Ｚｎ拡散ｐ・領域を通って基
板へ流れ込んでしまうのを防ぐために、ｐ形ＩｎＰ基板
を用いてキャップ層側のクラッド層をｎ形として、Ｚｎ
拡散ｐ″″領域との間に高い障壁をもつｐｎ接合を作る
必要をなくすることができる。
以下１本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
〔実施例１〕
第１図は、本発明の実施例１の基板表面に堆積したシリ
コン（Ｓｉ）を拡散させて製作した埋め込み形レーザダ
イオードの概略構成を説明するための要部断面図であり
、第２図乃至第５図は、第１図に示す埋め込み形レーザ
ダイオードの製造方法を説明するための各製造工程にお
ける要部断面図である。
コン（Ｓｉ）を拡散させて製作した埋め込み形レーザダ
イオードの概略構成を説明するための要部断面図であり
、第２図乃至第５図は、第１図に示す埋め込み形レーザ
ダイオードの製造方法を説明するための各製造工程にお
ける要部断面図である。
本実施例１の埋め込み形レーザダイオードの製造方法は
、第１図及び第２図に示すように、ＭＢＥ法によって（
１００）面ｎ形ＩｎＰ基板２０の上に５００℃の成長温
度でレーザウェファ−■が形成される。このレーザウェ
ファ−Ｉは、厚さ１μｍのＩ ｎｏ−ｓｓ Ａｌｅ−４
ｔ Ａｓ ｓｉドープｎ形クラッド層（ｎｔｚ 〜Ｉ
Ｘ １０”ｍ−’）２１．混晶化によって埋め込み多重
量子井戸活性層２２とするためのノンドープＩｎｏａ＊
５Ｇａｏ＊＊ｔＡＢ／Ｉｎａ＊５ａＡｌａ−４ｔＡｓ多
重量子井戸５周期（量子井戸幅１００人、バリア層の厚
さ６０人）２２Ａ、厚さ１μｍのＩｎ６ ＠１３ Ａ
Ｌ ＋１４７ＡｓＢｅド一プｐ形上部クラッド層（ｎＱ
ｅ〜１×１０”ａｍ−’）２３．厚さ０．１μｍのＩｎ
、、ａＡｌａ＋＋４．ＡｓＢｅドープｐ形キャップ層（
ｎ ａｓ 〜Ｉ Ｘ １０” ｃｍ°３）２４の順序で
形成される。
、第１図及び第２図に示すように、ＭＢＥ法によって（
１００）面ｎ形ＩｎＰ基板２０の上に５００℃の成長温
度でレーザウェファ−■が形成される。このレーザウェ
ファ−Ｉは、厚さ１μｍのＩ ｎｏ−ｓｓ Ａｌｅ−４
ｔ Ａｓ ｓｉドープｎ形クラッド層（ｎｔｚ 〜Ｉ
Ｘ １０”ｍ−’）２１．混晶化によって埋め込み多重
量子井戸活性層２２とするためのノンドープＩｎｏａ＊
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さ６０人）２２Ａ、厚さ１μｍのＩｎ６ ＠１３ Ａ
Ｌ ＋１４７ＡｓＢｅド一プｐ形上部クラッド層（ｎＱ
ｅ〜１×１０”ａｍ−’）２３．厚さ０．１μｍのＩｎ
、、ａＡｌａ＋＋４．ＡｓＢｅドープｐ形キャップ層（
ｎ ａｓ 〜Ｉ Ｘ １０” ｃｍ°３）２４の順序で
形成される。
つづいて、次に述べるプロセスによって埋め込み形レー
ザダイオードが形成される。
ザダイオードが形成される。
第２図に示すように、まず、０．１μｍ程度のＳｉ、Ｎ
４膜２５がＣＶＤ法によってこのレーザウェファ−■の
上表面に堆積され、フォトリソグラフィー技術を用いて
、このＳｉ３Ｎ、膜２５上に５μ程度の幅のレジスト膜
２６のストライプが形成される。
４膜２５がＣＶＤ法によってこのレーザウェファ−■の
上表面に堆積され、フォトリソグラフィー技術を用いて
、このＳｉ３Ｎ、膜２５上に５μ程度の幅のレジスト膜
２６のストライプが形成される。
次に、第３図に示すように、このレジスト膜２６をマス
クとして、上部クラッド層２３が０．５μｍ程度残るよ
うに、イオンミリングを用いてＳｉ３Ｎ４膜２５．キャ
ップ層２４、上部クラッド層２３がエツチングされる。
クとして、上部クラッド層２３が０．５μｍ程度残るよ
うに、イオンミリングを用いてＳｉ３Ｎ４膜２５．キャ
ップ層２４、上部クラッド層２３がエツチングされる。
レジスト膜２６を除去した後、第４図に示すように、約
０．０２μｍの厚さのシリコン（Ｓｉ）２７がＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｏｓｉｔｉｏ
ｎ ）法によって基板２０の表面に堆積され、つづいて
その上に０．５μｍ程度のＳｉＯ２絶縁膜２８が５ｉ２
７のキャップ層として堆積される０次にＡｓ雰囲気中で
７００℃程度の温度で５時間熱処理が行われる。この熱
処理によってＳ Ｎ２７が拡散される。
０．０２μｍの厚さのシリコン（Ｓｉ）２７がＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｏｓｉｔｉｏ
ｎ ）法によって基板２０の表面に堆積され、つづいて
その上に０．５μｍ程度のＳｉＯ２絶縁膜２８が５ｉ２
７のキャップ層として堆積される０次にＡｓ雰囲気中で
７００℃程度の温度で５時間熱処理が行われる。この熱
処理によってＳ Ｎ２７が拡散される。
このＳｉ拡散によって、第５図に示すように、ストライ
プの両側の多重量子井戸２２Ａは、混晶化して多重量子
井戸活性層２２よりエネルギーギャップが広く屈折率の
小さなＩｎＡｌＧａＡｓ混晶２９となり、埋め込み構造
が形成される。 ５ｉ２７の拡散後、ＳｉＯ２絶縁膜２
８．残りのＳｉ２？、Ｓｉ□Ｎ４膜２５がレーザウェフ
ァ−■の表面から除去される。その後、第１図に示すよ
うに、ＣＶＤ法によりＳｉＯ□絶縁膜３０が０．３μｍ
程度堆積され、フォトリソグラフィ技術によって、スト
ライプ部分のＳｉｎ、絶縁膜３０が除去され、ｐ形コン
タクトがとれるようになっている０次に、レーザウェフ
ァ−■の厚さが１００μｍ程度の厚さになるまで、基板
２０の裏面（第１図の下側の面）が研磨され、成長層側
にはＡｕＺｎＮ１−ｐ形コンタクト３１、基板２０側に
はＡｕＧｅＮ１−ｐ形コンタクト３２がそれぞれ形成さ
れる。
プの両側の多重量子井戸２２Ａは、混晶化して多重量子
井戸活性層２２よりエネルギーギャップが広く屈折率の
小さなＩｎＡｌＧａＡｓ混晶２９となり、埋め込み構造
が形成される。 ５ｉ２７の拡散後、ＳｉＯ２絶縁膜２
８．残りのＳｉ２？、Ｓｉ□Ｎ４膜２５がレーザウェフ
ァ−■の表面から除去される。その後、第１図に示すよ
うに、ＣＶＤ法によりＳｉＯ□絶縁膜３０が０．３μｍ
程度堆積され、フォトリソグラフィ技術によって、スト
ライプ部分のＳｉｎ、絶縁膜３０が除去され、ｐ形コン
タクトがとれるようになっている０次に、レーザウェフ
ァ−■の厚さが１００μｍ程度の厚さになるまで、基板
２０の裏面（第１図の下側の面）が研磨され、成長層側
にはＡｕＺｎＮ１−ｐ形コンタクト３１、基板２０側に
はＡｕＧｅＮ１−ｐ形コンタクト３２がそれぞれ形成さ
れる。
このレーザウェファ−■がへき開（分割切断）され、端
面が形成されて埋め込み形レーザダイオードが完成され
る。
面が形成されて埋め込み形レーザダイオードが完成され
る。
〔実施例２〕
第６図は、本発明の本実施例２のシリコン（Ｓｉ）ドー
ピング層からのＳｉ拡散を用いて製作した屈折率導波形
レーザダイオードの概略構成を説明するための要部断面
図である。
ピング層からのＳｉ拡散を用いて製作した屈折率導波形
レーザダイオードの概略構成を説明するための要部断面
図である。
本実施例２の屈折率導波形レーザダイオードの製造方法
は、第６図に示すように、基板２０の上にＭＢＥ法によ
って多重量子井戸２２Ａまで成長させた前記実施例１の
レーザウェファ−■と同じ構造のものが形成される。こ
のレーザウェファ−の多重量子井戸２２Ａの上表面に、
厚さ０．４μｍ程度のＩｎｏ−５ａＡｌｏ、４ｔＡｓ
Ｂｅドープｐ形クラッド層（ｎ、、 〜ｔｘ １０”ｅ
ｌｍ−”）４０、混晶化によって多重量子井戸光導波路
４１とするための量子井戸幅１００人程程度バリア層の
厚さ１００人程程度２０周期のＩ ｎｏ 、５３ Ｇ
ａｏ＊４ｆｆ Ａ ｓ／ Ｉ ｎｏ Ｓｉ３ Ａｌｅ
１＋４？ Ａｓ Ｂ ｅドープｐ形多重量子井戸（ｎ＠
ｔ〜Ｉ Ｘ １０”ｃｍ″３）４１Ａ、厚さ０．４ｐｍ
程度の■ｎ０．５３Ｇａｏ、４７ＡＳＢｅドープｐ形上
部クラッド層（ｎ、〜Ｉ Ｘ １０””ａｍ−３）４２
、厚さ０．２μｍ程度のＩ ｎ＠ ａｓｓ Ｇａ、 ５
４ｔＡｓＢｅド一プｐ形キヤツプ層（ｎ、、 〜Ｉ Ｘ
１０’’（！ｌ−”）４３．Ｓｉを５ Ｘ １０１′
ａｓ−”ドーピングした厚さ０．５μｍ程度のＩｎａ、
５２ Ｇ ａ＠ ｄ−４？ Ａ ８層４４がこの順番
でそれぞれ形成され、レーザウェファ−■が形成される
。
は、第６図に示すように、基板２０の上にＭＢＥ法によ
って多重量子井戸２２Ａまで成長させた前記実施例１の
レーザウェファ−■と同じ構造のものが形成される。こ
のレーザウェファ−の多重量子井戸２２Ａの上表面に、
厚さ０．４μｍ程度のＩｎｏ−５ａＡｌｏ、４ｔＡｓ
Ｂｅドープｐ形クラッド層（ｎ、、 〜ｔｘ １０”ｅ
ｌｍ−”）４０、混晶化によって多重量子井戸光導波路
４１とするための量子井戸幅１００人程程度バリア層の
厚さ１００人程程度２０周期のＩ ｎｏ 、５３ Ｇ
ａｏ＊４ｆｆ Ａ ｓ／ Ｉ ｎｏ Ｓｉ３ Ａｌｅ
１＋４？ Ａｓ Ｂ ｅドープｐ形多重量子井戸（ｎ＠
ｔ〜Ｉ Ｘ １０”ｃｍ″３）４１Ａ、厚さ０．４ｐｍ
程度の■ｎ０．５３Ｇａｏ、４７ＡＳＢｅドープｐ形上
部クラッド層（ｎ、〜Ｉ Ｘ １０””ａｍ−３）４２
、厚さ０．２μｍ程度のＩ ｎ＠ ａｓｓ Ｇａ、 ５
４ｔＡｓＢｅド一プｐ形キヤツプ層（ｎ、、 〜Ｉ Ｘ
１０’’（！ｌ−”）４３．Ｓｉを５ Ｘ １０１′
ａｓ−”ドーピングした厚さ０．５μｍ程度のＩｎａ、
５２ Ｇ ａ＠ ｄ−４？ Ａ ８層４４がこの順番
でそれぞれ形成され、レーザウェファ−■が形成される
。
つづいて、このレーザウェファ−■から次に述べるプロ
セスによって屈折率導波形レーザダイオードが形成され
る。
セスによって屈折率導波形レーザダイオードが形成され
る。
前記第２図乃至第５図に示す工程と同様の工程により、
まず、レーザウェファ−■の表面にフォトレジスト膜が
塗布され、フォトリソグラフィ技術によって、このレジ
スト膜が５μｍ程度の幅のストライプ状の領域だけ除去
される９次に、残されたレジスト膜をマスクとして、ｐ
”−ＩｎＧａＡｓキャップ層が現われるまでＳｉドープ
ＩｎＧａＡｓ層は、イオンミリングによってエツチング
される。レジスト膜除去後、約０．１μｍ程度のＳｉ３
Ｎ４膜がＣＶＤ法によって、レーザウェファ−■の上表
面に堆積され、熱処理に対する保護膜とされる６次に。
まず、レーザウェファ−■の表面にフォトレジスト膜が
塗布され、フォトリソグラフィ技術によって、このレジ
スト膜が５μｍ程度の幅のストライプ状の領域だけ除去
される９次に、残されたレジスト膜をマスクとして、ｐ
”−ＩｎＧａＡｓキャップ層が現われるまでＳｉドープ
ＩｎＧａＡｓ層は、イオンミリングによってエツチング
される。レジスト膜除去後、約０．１μｍ程度のＳｉ３
Ｎ４膜がＣＶＤ法によって、レーザウェファ−■の上表
面に堆積され、熱処理に対する保護膜とされる６次に。
Ａｓ雰囲気中で、７００℃程度の５時間熱処理が行われ
る。この熱処理によって、Ｓｉが多重量子井戸４１Ａま
で拡散され、ストライプの両側の多重量子井戸４１Ａが
混晶化されて、ＩｎＡｌＧａＡｓ混晶４５が形成される
。Ｓｉの拡散後、ＳＬ、Ｎ４膜がレーザウェファ−■の
表面から除去される。その後、ＣＶＤ法によりＳｉＯ□
絶縁膜４６が０．３μｍ程度堆積され、フォトリソグラ
フィ技術によって、ストライプ部分のＳｉＯ□絶縁膜が
除去される。次に、レーザウェファ−■の厚さが１００
μｍ程度の厚さになるまで、基板２０の裏面が研磨され
、成長層側にはＡｕＺｎＮ１−ｐ形コンタクト４７．基
板側にはＡｕＧｅＮ１−ｎ形コンタクト４８が形成され
る。
る。この熱処理によって、Ｓｉが多重量子井戸４１Ａま
で拡散され、ストライプの両側の多重量子井戸４１Ａが
混晶化されて、ＩｎＡｌＧａＡｓ混晶４５が形成される
。Ｓｉの拡散後、ＳＬ、Ｎ４膜がレーザウェファ−■の
表面から除去される。その後、ＣＶＤ法によりＳｉＯ□
絶縁膜４６が０．３μｍ程度堆積され、フォトリソグラ
フィ技術によって、ストライプ部分のＳｉＯ□絶縁膜が
除去される。次に、レーザウェファ−■の厚さが１００
μｍ程度の厚さになるまで、基板２０の裏面が研磨され
、成長層側にはＡｕＺｎＮ１−ｐ形コンタクト４７．基
板側にはＡｕＧｅＮ１−ｎ形コンタクト４８が形成され
る。
このレーザウェファ−■がへき開（分割切断）され、端
面が形成されて埋め込み形レーザダイオードが完成され
る。
面が形成されて埋め込み形レーザダイオードが完成され
る。
〔実施例３〕
第７図は、本発明の実施例３のＳＬイオン注入を用いて
製作した屈折率導波形レーザダイオードの概略構成を説
明するための要部断面図である。
製作した屈折率導波形レーザダイオードの概略構成を説
明するための要部断面図である。
本実施例３の屈折率導波形レーザダイオードの製造法は
、第７図に示すように、基板２０の上にＭＢＥ法によっ
て前記実施例２の構造と同じ構造を、Ｉ ｎ６＊ｓｚ
Ｇａ、、、、 Ａｓ ＢｅドープＰ形キャップ層４３ま
で成長させてレーザウェファ−■が形成される。
、第７図に示すように、基板２０の上にＭＢＥ法によっ
て前記実施例２の構造と同じ構造を、Ｉ ｎ６＊ｓｚ
Ｇａ、、、、 Ａｓ ＢｅドープＰ形キャップ層４３ま
で成長させてレーザウェファ−■が形成される。
但し、ｐ形キャップ層４３の厚さは０．１μｍ程度とす
る。
る。
つづいて、このレーザウェファ−■から次に述べるプロ
セスによって屈折率導波形レーザダイオードが形成され
る。
セスによって屈折率導波形レーザダイオードが形成され
る。
前記第２図乃至第５図に示す工程と同様の工程により、
まず、１μｍのＳｉＯ□絶縁膜がＣＶＤ法によって、前
記レーザウェファ−■の上表面に堆積され、フォトリソ
グラフィ技術を用いて、このＳｉＯ□絶縁膜が幅５μｍ
程度のストライプに加工される。このＳｉｏ、絶縁膜を
マスクして、Ｓｉ゛イオンが４００ＫＶで５ Ｘ １０
１４ａｓ″２イオン注入される。このとき、Ｓｉ゛イオ
ンは多重量子井戸４１Ａの近くに注入され、第７図の破
線５０のような深さ方向の濃度分布をもつ。イオン注入
後、ＳｉＯ２絶縁膜を除去し、ＣＶＤ法によって厚さ０
．１μｍ程度のＳｉ、Ｎ４膜がレーザウェファ−■に堆
積される。
まず、１μｍのＳｉＯ□絶縁膜がＣＶＤ法によって、前
記レーザウェファ−■の上表面に堆積され、フォトリソ
グラフィ技術を用いて、このＳｉＯ□絶縁膜が幅５μｍ
程度のストライプに加工される。このＳｉｏ、絶縁膜を
マスクして、Ｓｉ゛イオンが４００ＫＶで５ Ｘ １０
１４ａｓ″２イオン注入される。このとき、Ｓｉ゛イオ
ンは多重量子井戸４１Ａの近くに注入され、第７図の破
線５０のような深さ方向の濃度分布をもつ。イオン注入
後、ＳｉＯ２絶縁膜を除去し、ＣＶＤ法によって厚さ０
．１μｍ程度のＳｉ、Ｎ４膜がレーザウェファ−■に堆
積される。
次に、Ａｓ雰囲気中で７００℃程度の温度で３時間熱処
理がなされ、注入Ｓｉはストライプの両側の多重量子井
戸４１Ａに拡散され、この拡散ＳＬによって多重量子井
戸が混晶化されて、ＩｎＡｌＧａＡｓ混晶４５が形成さ
れる。熱処理後、ＳＬ、Ｎ、膜が除去され、ＣＶＤ法に
よってＳｉｏ、絶縁膜４６を形成する０次に、光導波路
４１の上にＳｉｎ、膜を、フォトリソグラフィ技術によ
って除去し、ｐ形コンタクトがとれるようにする０次に
、レーザウェファ−ｍの厚さが１００μｍ程度の厚さに
なるまで基板２０の裏面が研磨され、成長層側にはＡ
ｕ Ｚ ｎＮ１−ｐ形コンタクト４７．基板２０側には
ＡｕＧｅＮｉ ・ｎコンタクト４８がそれぞれ形成され
る。最後に、このレーザウェファ−■がへき開（分割切
断）され、端面が形成され、屈折率導波形レーザダイオ
ードが完成される。
理がなされ、注入Ｓｉはストライプの両側の多重量子井
戸４１Ａに拡散され、この拡散ＳＬによって多重量子井
戸が混晶化されて、ＩｎＡｌＧａＡｓ混晶４５が形成さ
れる。熱処理後、ＳＬ、Ｎ、膜が除去され、ＣＶＤ法に
よってＳｉｏ、絶縁膜４６を形成する０次に、光導波路
４１の上にＳｉｎ、膜を、フォトリソグラフィ技術によ
って除去し、ｐ形コンタクトがとれるようにする０次に
、レーザウェファ−ｍの厚さが１００μｍ程度の厚さに
なるまで基板２０の裏面が研磨され、成長層側にはＡ
ｕ Ｚ ｎＮ１−ｐ形コンタクト４７．基板２０側には
ＡｕＧｅＮｉ ・ｎコンタクト４８がそれぞれ形成され
る。最後に、このレーザウェファ−■がへき開（分割切
断）され、端面が形成され、屈折率導波形レーザダイオ
ードが完成される。
ここで、第８図は、シリコンを１．３ Ｘ １０”１″
１ドーピングしたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子
井戸を７００℃の温度で１時間熱処理した後のアルミニ
ウム（Ａｌ）の組成分布１２を示したものである。
１ドーピングしたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子
井戸を７００℃の温度で１時間熱処理した後のアルミニ
ウム（Ａｌ）の組成分布１２を示したものである。
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ量子井戸は１ＭＢＥ（Ｍｏ
１ｅｃｕｌａｒ Ｂ ｓａｗ Ｅ ｐｉｔａｘｙ）法に
より基板温度５００℃の温度で成長し、各層の膜厚は１
５０人とした。熱処理法は、ＧａＡｓ基板を用いたＦａ
ｃｅ−ｔｏ−Ｆａｃｅ法である。Ａ１の組成分布は、Ａ
ＥＳ（Ａｕｇｅｒ Ｅ １ｅｃｔｒｏｎ Ｓ ｐｅｃｔ
ｏｓｃｏｐｙ）法とスパッタ０エツチング法の組み合せ
によって測定した。第８図中には、熱処理前の組成分布
も破線１３によって示しである。この第８図は、１時間
という比較的短時間の熱処理によっても、混晶化が半分
以上進んだことを示している。一方、この温度でノンド
ープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を１時間
熱処理しても、ＡＩの組成分布には変化がみられなかっ
た。
１ｅｃｕｌａｒ Ｂ ｓａｗ Ｅ ｐｉｔａｘｙ）法に
より基板温度５００℃の温度で成長し、各層の膜厚は１
５０人とした。熱処理法は、ＧａＡｓ基板を用いたＦａ
ｃｅ−ｔｏ−Ｆａｃｅ法である。Ａ１の組成分布は、Ａ
ＥＳ（Ａｕｇｅｒ Ｅ １ｅｃｔｒｏｎ Ｓ ｐｅｃｔ
ｏｓｃｏｐｙ）法とスパッタ０エツチング法の組み合せ
によって測定した。第８図中には、熱処理前の組成分布
も破線１３によって示しである。この第８図は、１時間
という比較的短時間の熱処理によっても、混晶化が半分
以上進んだことを示している。一方、この温度でノンド
ープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を１時間
熱処理しても、ＡＩの組成分布には変化がみられなかっ
た。
また、７ Ｘ １０”ａｍ−’Ｓｉをドーピングしたの
もでは変化は起きなかった。成長温度が５００℃以上で
は、ＳｉのドーピングによるＩｎＧａＡｓの電子濃度は
、１ 、５ Ｘ １０１ｇａｍ−”を越えない。これに
より、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸混晶化
の機構はＧａＡｓ／Ａｌ１ＧａＡｓ量子井戸の場合と同
様、５Ｌ−３ｉペアの拡散によるものであることがわか
る。
もでは変化は起きなかった。成長温度が５００℃以上で
は、ＳｉのドーピングによるＩｎＧａＡｓの電子濃度は
、１ 、５ Ｘ １０１ｇａｍ−”を越えない。これに
より、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸混晶化
の機構はＧａＡｓ／Ａｌ１ＧａＡｓ量子井戸の場合と同
様、５Ｌ−３ｉペアの拡散によるものであることがわか
る。
以上の結果はｎ形ドーパントであるＳｉを用いてもＩｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を混晶化できるこ
とを示している。
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を混晶化できるこ
とを示している。
本発明と従来技術の差異は、既に明らかなようにＩｎＧ
ａＡｓ及びＩ ｎ Ａ Ｉ Ａ ｓ中で、従来用いてい
たＺｎと逆の伝導形を示すＳｉを用いて、混晶化を行う
点である。
ａＡｓ及びＩ ｎ Ａ Ｉ Ａ ｓ中で、従来用いてい
たＺｎと逆の伝導形を示すＳｉを用いて、混晶化を行う
点である。
なお、本発明の混晶化法は、ＩｎＡｌｘＧａ、ｘＡｓ／
ＩｎＡ１ｙＧａ、ｙＡｓ量子井戸にも適用できる。
ＩｎＡ１ｙＧａ、ｙＡｓ量子井戸にも適用できる。
以上の説明かられかるように、前記本発明の実施例によ
れば、ｎ形ＩｎＰ基板上に、混晶化を利用して埋め込み
形や屈折率導波路形等のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多
重量子井戸レーザを製作することができる。
れば、ｎ形ＩｎＰ基板上に、混晶化を利用して埋め込み
形や屈折率導波路形等のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多
重量子井戸レーザを製作することができる。
なお、ｎ形ＩｎＰ基板には、既に広く使用されているた
めに、長波長帯のレーザウェファ−として、信頼性が高
く入手しやすいという利点がある。
めに、長波長帯のレーザウェファ−として、信頼性が高
く入手しやすいという利点がある。
また、Ｓｉによる混晶化は、Ｇ ａ Ａ ｓ −Ａ Ｉ
Ｇ ａ Ａ ｓ量子井戸レーザダイオードで、狭いス
トライプ幅のレーザの製作に適していることが明らかに
なっている。この特徴を生かして、Ｇ ａ Ａ ｓ −
Ａ Ｉ Ｇ ａ ＡＳ量子井戸レーザで２ミリアンペア
（ｍＡ）のしきい値が実現されている。すでに述べたよ
うにＳｉによる混晶化の機構は、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡ
ｌＡｓ量子井戸でもＧａＡｓ ＡｌＧａＡｓ量子井戸
と同じであるので、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ量子井戸レ
ーザダイオードと同様、Ｓｉ拡散によるＩｎＧａＡｓ／
Ｉｎ Ａ Ｉ Ａ ｓ量子井戸の混晶化は、長波長帯に
おいて低しきい値を達成するのに適している。
Ｇ ａ Ａ ｓ量子井戸レーザダイオードで、狭いス
トライプ幅のレーザの製作に適していることが明らかに
なっている。この特徴を生かして、Ｇ ａ Ａ ｓ −
Ａ Ｉ Ｇ ａ ＡＳ量子井戸レーザで２ミリアンペア
（ｍＡ）のしきい値が実現されている。すでに述べたよ
うにＳｉによる混晶化の機構は、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡ
ｌＡｓ量子井戸でもＧａＡｓ ＡｌＧａＡｓ量子井戸
と同じであるので、ＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ量子井戸レ
ーザダイオードと同様、Ｓｉ拡散によるＩｎＧａＡｓ／
Ｉｎ Ａ Ｉ Ａ ｓ量子井戸の混晶化は、長波長帯に
おいて低しきい値を達成するのに適している。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。
以上、説明したように、本発明によれば、シリコンをＩ
ｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ量子井戸に拡散し、ＩｎＧａ
Ａｓ及びＩｎＡｌＡｓ中で、従来用いていたＺｎと逆の
伝導形を示すＳｉを用いて混晶化を行うので、光素子等
の製作に広く用いられているｎ形基板を使用することが
できる。
ｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ量子井戸に拡散し、ＩｎＧａ
Ａｓ及びＩｎＡｌＡｓ中で、従来用いていたＺｎと逆の
伝導形を示すＳｉを用いて混晶化を行うので、光素子等
の製作に広く用いられているｎ形基板を使用することが
できる。
第１図は、本発明の実施例１の基板表面に堆積したシリ
コン（Ｓｉ）を拡散させて製作した埋め込み形レーザダ
イオードの概略構成を説明するための要部断面図。 第２図乃至第５図は、第１図に示す埋め込み形レーザダ
イオードの製造方法を説明するための各製造工程におけ
る要部断面図、 第６図は１本発明の本実施例２のＳＬドーピング層から
のＳｉ拡散を用いて製作した屈折率導波形レーザダイオ
ードの概略構成を説明するための要部断面図、 第７図は、本発明の本実施例３のＳｉイオン注人を用い
て製作した屈折率導波形レーザダイオードの概略構成を
説明するための要部断面図。 第８図は、シリコンを１．３ Ｘ １０”ｃｍ°３ドー
ピングしたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を
７００℃の温度で１時間熱処理した後のアルミニウム（
Ａｌ）の組成分布を示した図、 第９図は、試みに、ｎ形ＩｎＰ基板上にＺｎ拡散による
混晶化を用いて製作した従来例の埋め込み型レーザダイ
オードの概略構成を示す断面図である。 図中、Ｉ、 ＩＩ、 ＩＩＩ・・・レーザウェファ−１
２１・・・Ｉｎ６．６３ Ａ ｌｏ ＠４’７ Ａ ８
Ｓｌドープｎ形クりッド層、２２・・・ノンドープＩ
ｎ６．６３ Ｇａ＠＊４７ Ａｓ／ Ｉ ｎｏ＊ｓｓ
Ａ’ａａ＊ｔＡｓ多重量子井戸活性層、２２Ａ・・・
多重量子井戸、２３− Ｉｎｎ−５ｚＡｌｏ−４ｖＡｓ
ｓ Ｂｅドープｐ形クラッド層、２４”・Ｉ ｎｓ、、
３Ａｌｅ、４． Ａｓ Ｂｅドープｐ形キ’ｒツブ層、
２５・・・Ｓｉ３Ｎ、膜、２６・・・レジスト膜、２７
・・・Ｓｉ。 ２８、３（１・ｓｉｏ、絶縁膜、２９−ＩｎＡＩＧａＡ
ｓ混晶、３１＝ＡｕＺｎＮｉ−ｐ形コンタクト、３ｊ−
ＡｕＧｅＮｉ”ｐ形コンタクト、 ４Ｑ・・・Ｉ ｎ６
−＠３ Ａｌｅ−４？ Ａ９ Ｂｅド−プル形りラッド
層、４１・・・Ｉｎ５−５３Ｇａ＠−４７Ａｓ／Ｉｎ＠
−６３Ａ１６−４７ＡＳ Ｂｅドープｐ形多重量子井戸
光導波路、４１Ａ・・・多重量子井戸、４２・・・工ｎ
ｏ＊６３Ｇａ。、４．Ａｓ ＢｅドープＰ形上部クラッ
ド層、４３・・・Ｉｎ６ａ５３Ｇａ（１＊４７Ａ９ Ｂ
ｅドープｐ形キャップ層、４４・・・Ｓｉドープエ０６
ｍ ５３０８６ ａ ４７ Ａ ８層、４５−ＩｎＡ
ＩＧａＡｓ混品、４６−８ｉｎ、絶縁膜、４７・＝Ａｕ
ＺｎＮｉ−ｐ形コンタクト、４８・・・ＡｕＧｅＮ１−
ｎ形コンタクトである。
コン（Ｓｉ）を拡散させて製作した埋め込み形レーザダ
イオードの概略構成を説明するための要部断面図。 第２図乃至第５図は、第１図に示す埋め込み形レーザダ
イオードの製造方法を説明するための各製造工程におけ
る要部断面図、 第６図は１本発明の本実施例２のＳＬドーピング層から
のＳｉ拡散を用いて製作した屈折率導波形レーザダイオ
ードの概略構成を説明するための要部断面図、 第７図は、本発明の本実施例３のＳｉイオン注人を用い
て製作した屈折率導波形レーザダイオードの概略構成を
説明するための要部断面図。 第８図は、シリコンを１．３ Ｘ １０”ｃｍ°３ドー
ピングしたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸を
７００℃の温度で１時間熱処理した後のアルミニウム（
Ａｌ）の組成分布を示した図、 第９図は、試みに、ｎ形ＩｎＰ基板上にＺｎ拡散による
混晶化を用いて製作した従来例の埋め込み型レーザダイ
オードの概略構成を示す断面図である。 図中、Ｉ、 ＩＩ、 ＩＩＩ・・・レーザウェファ−１
２１・・・Ｉｎ６．６３ Ａ ｌｏ ＠４’７ Ａ ８
Ｓｌドープｎ形クりッド層、２２・・・ノンドープＩ
ｎ６．６３ Ｇａ＠＊４７ Ａｓ／ Ｉ ｎｏ＊ｓｓ
Ａ’ａａ＊ｔＡｓ多重量子井戸活性層、２２Ａ・・・
多重量子井戸、２３− Ｉｎｎ−５ｚＡｌｏ−４ｖＡｓ
ｓ Ｂｅドープｐ形クラッド層、２４”・Ｉ ｎｓ、、
３Ａｌｅ、４． Ａｓ Ｂｅドープｐ形キ’ｒツブ層、
２５・・・Ｓｉ３Ｎ、膜、２６・・・レジスト膜、２７
・・・Ｓｉ。 ２８、３（１・ｓｉｏ、絶縁膜、２９−ＩｎＡＩＧａＡ
ｓ混晶、３１＝ＡｕＺｎＮｉ−ｐ形コンタクト、３ｊ−
ＡｕＧｅＮｉ”ｐ形コンタクト、 ４Ｑ・・・Ｉ ｎ６
−＠３ Ａｌｅ−４？ Ａ９ Ｂｅド−プル形りラッド
層、４１・・・Ｉｎ５−５３Ｇａ＠−４７Ａｓ／Ｉｎ＠
−６３Ａ１６−４７ＡＳ Ｂｅドープｐ形多重量子井戸
光導波路、４１Ａ・・・多重量子井戸、４２・・・工ｎ
ｏ＊６３Ｇａ。、４．Ａｓ ＢｅドープＰ形上部クラッ
ド層、４３・・・Ｉｎ６ａ５３Ｇａ（１＊４７Ａ９ Ｂ
ｅドープｐ形キャップ層、４４・・・Ｓｉドープエ０６
ｍ ５３０８６ ａ ４７ Ａ ８層、４５−ＩｎＡ
ＩＧａＡｓ混品、４６−８ｉｎ、絶縁膜、４７・＝Ａｕ
ＺｎＮｉ−ｐ形コンタクト、４８・・・ＡｕＧｅＮ１−
ｎ形コンタクトである。
Claims (1)
- （１）ＩｎＧａＡｓ−ＩｎＡｌＡｓからなる量子井戸の
混晶化法において、前記量子井戸構造にシリコンを拡散
することを特徴とする量子井戸の混晶化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5094888A JPH01225188A (ja) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | 量子井戸の混晶化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5094888A JPH01225188A (ja) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | 量子井戸の混晶化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01225188A true JPH01225188A (ja) | 1989-09-08 |
Family
ID=12873046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5094888A Pending JPH01225188A (ja) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | 量子井戸の混晶化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01225188A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03296289A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子 |
| EP0475330A2 (en) * | 1990-09-12 | 1992-03-18 | Hughes Aircraft Company | Ridge-waveguide buried heterostructure laser and method of fabrication |
-
1988
- 1988-03-03 JP JP5094888A patent/JPH01225188A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03296289A (ja) * | 1990-04-13 | 1991-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子 |
| EP0475330A2 (en) * | 1990-09-12 | 1992-03-18 | Hughes Aircraft Company | Ridge-waveguide buried heterostructure laser and method of fabrication |
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