JPH01268082A - 半導体素子および半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体素子および半導体レーザ素子Info
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- JPH01268082A JPH01268082A JP9555788A JP9555788A JPH01268082A JP H01268082 A JPH01268082 A JP H01268082A JP 9555788 A JP9555788 A JP 9555788A JP 9555788 A JP9555788 A JP 9555788A JP H01268082 A JPH01268082 A JP H01268082A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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、キャリア濃度分布の均一な半導体レーザ素子
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
従来、技術ではｐ−ｎ接合を有するデバイスにおいてｐ
およびｎ形半導体層は、アプライド フイズイツクス
レター ３４ （４）１５ヘブラリイ１９７９ 第２６
５頁（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌａｔｔ、 ３４（４）１
５Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９７９．Ｐ２Ｓ５）に記載のよ
うに、それぞれの導電形に相当する不純物を１種類のみ
ドーピングすることにより形成されていた。
およびｎ形半導体層は、アプライド フイズイツクス
レター ３４ （４）１５ヘブラリイ１９７９ 第２６
５頁（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌａｔｔ、 ３４（４）１
５Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９７９．Ｐ２Ｓ５）に記載のよ
うに、それぞれの導電形に相当する不純物を１種類のみ
ドーピングすることにより形成されていた。
上記従来技術では、ドーパントの同相拡散にっいて配慮
がなされておらず、例えばｐ形ドーパントとして拡散係
数の大きいＺｎを用いた場合、Ｚｎが隣接するｎ形半導
体層に拡散するためｎ形半導体層内の膜厚方向のＺｎｌ
ｆｉ度分布（キャリア濃度分布）が不均一になりキャリ
ア濃度の制御が困難になる等の問題があった。この問題
は、ｎ形半導体層が薄い場合は特に顕著である。
がなされておらず、例えばｐ形ドーパントとして拡散係
数の大きいＺｎを用いた場合、Ｚｎが隣接するｎ形半導
体層に拡散するためｎ形半導体層内の膜厚方向のＺｎｌ
ｆｉ度分布（キャリア濃度分布）が不均一になりキャリ
ア濃度の制御が困難になる等の問題があった。この問題
は、ｎ形半導体層が薄い場合は特に顕著である。
本発明の目的は、２層内の膜厚方向のキャリア濃度分布
を均一にし、その制御性を良くすることにある。
を均一にし、その制御性を良くすることにある。
上記目的は、ｎ形半導体層に隣接するｎ形半導体層にも
上記ｎ形半導体層のアクセプタ不純物と同種の不純物を
ドーピングすることにより達成される。但し、ｎ形半導
体層のドナー不純物は、このアクセプタ不純物と容易に
化合物を作らない■族元素を用いる必要があり、更に、
アクセプタ濃度を補償するようドナー濃度を高めに設定
する必要がある。
上記ｎ形半導体層のアクセプタ不純物と同種の不純物を
ドーピングすることにより達成される。但し、ｎ形半導
体層のドナー不純物は、このアクセプタ不純物と容易に
化合物を作らない■族元素を用いる必要があり、更に、
アクセプタ濃度を補償するようドナー濃度を高めに設定
する必要がある。
〔作用〕
ｎ形半導体層に隣接するｎ形半導体層にＰ形半導体層に
ドーピングした不純物と同種のアクセプタ不純物（例え
ばＺ ｎ ）をドナー不純物と同時にドーピングすると
ｐ −ｎ接合近傍におけるアクセプタ不純物の濃度差が
無くなるため、ｎ形半導体層からｎ形半導体層へのアク
セプタ不純物の固相拡散が抑制され、Ｐ形半導体層のキ
ャリア濃度を所望の値に制御することが容易になる。但
し、有機金属気相成長法の場合、ドナー不純物として■
族のＳｅ等を用いると、気相中でＳａとＺｎが容易に化
合物を作るため、ドーピング層の導電形およびキャリア
濃度の制御を同時に行なうことが困難になる。したがっ
て、■！族のアクセプタ不純物（例えばｚ ｎ ｒ Ｍ
ｇ ）に対しては、ＩＶ族のドナー不純物（例えばＳｉ
、Ｓｎ）を用いる必要がある。
ドーピングした不純物と同種のアクセプタ不純物（例え
ばＺ ｎ ）をドナー不純物と同時にドーピングすると
ｐ −ｎ接合近傍におけるアクセプタ不純物の濃度差が
無くなるため、ｎ形半導体層からｎ形半導体層へのアク
セプタ不純物の固相拡散が抑制され、Ｐ形半導体層のキ
ャリア濃度を所望の値に制御することが容易になる。但
し、有機金属気相成長法の場合、ドナー不純物として■
族のＳｅ等を用いると、気相中でＳａとＺｎが容易に化
合物を作るため、ドーピング層の導電形およびキャリア
濃度の制御を同時に行なうことが困難になる。したがっ
て、■！族のアクセプタ不純物（例えばｚ ｎ ｒ Ｍ
ｇ ）に対しては、ＩＶ族のドナー不純物（例えばＳｉ
、Ｓｎ）を用いる必要がある。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりｎ−Ｇ ａ
Ａ ｓ基板１上にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓバラフッ層２（
Ｓｓ：キャリア濃度Ｉ Ｘ １０”ａＩｌ−”） 、ｎ
−Ｇ ａ Ｏ，Ｂ３Ａ Ｑ Ｏ，１１７Ａ ｓクラッ
ド層３（Ｓｅ：キャリア濃度８ Ｘ １０１７ｃｍ”）
、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４ 、 ｐ −Ｇ
ａｏ、ｓａＡ Ｑｏ、ａ７Ａ ｓクラッド層５（Ｚｎ：
キャリア濃度６ Ｘ １０１７ｃｎ＋−’） 、 ｐ
−Ｇ ａ ｏ、ａＡ （ｌ ｏ、ｚＡ ｓ低ＡＭ濃度層
６（Ｚｎ：キャリア濃度６ Ｘ １０ ”ｃ＋ｓ−”）
およびｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流ブロック層７ （Ｓｉ
、Ｚｎ：キャリア濃度４×１０ ”ｃ＋ｍ−”）を順次
積層する。電流ブロック層７では、ＳｉとＺｎを同時に
ドーピングし最終的にはｎ形でキャリア濃度が４ Ｘ
１０１８ｃｍ−’となるよう調整する０例えば、本実施
例ではＺｎをキャリア濃度６ Ｘ １０１７ｃａｒ−３
相当分、Ｓｉをキャリア濃度４．６ Ｘ １０”ｃｍ−
’相当分ドーピングした。その後、ＣＶＤ、ホトリソグ
ラフィ、ドライエツチング工程によりｎ −Ｇ ａ Ａ
ｓ電流ブロック層をストライブ状に除去する。更にそ
の後ｐ −Ｇ ａ ｏ、ａＡ Ｑ ｏ、ａＡ ｓ埋込層
８（Ｚｎ：キャリア濃度２ Ｘ １０ ”ａｍ−８）
、およびｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層９（Ｚｎ：キ
ャリア濃度２ Ｘ １０ ”ｃ＋ｓ−’）をＭＯＣＶＤ
法で積層しｎおよびｐ形層用電極を蒸着後チップ化する
。但し、ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層の表面はオー
ミックコンタクトを取りやすくするため１０１Ｏ〜１０
”ａｍ−”のキャリア濃度となるようＺｎをドーピン
グした。ＭＯＣＶＤにおけるＳｓ、Ｚｎ、Ｓｉのドーピ
ングソース材としては、それぞれＨａｓ ａ 、 （Ｃ
Ｈａ）ｚＺ ｎ 、 Ｓ ｉ ｘＨｅを用いた。また、
■族元素のソースとしては（ＣＨａ）ａＧａ、（ＣＨａ
）ａＡＱを用い、■族元素のソースとしてはＡ ｓ Ｈ
ｓを用いた。
Ａ ｓ基板１上にｎ −Ｇ ａ Ａ ｓバラフッ層２（
Ｓｓ：キャリア濃度Ｉ Ｘ １０”ａＩｌ−”） 、ｎ
−Ｇ ａ Ｏ，Ｂ３Ａ Ｑ Ｏ，１１７Ａ ｓクラッ
ド層３（Ｓｅ：キャリア濃度８ Ｘ １０１７ｃｍ”）
、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４ 、 ｐ −Ｇ
ａｏ、ｓａＡ Ｑｏ、ａ７Ａ ｓクラッド層５（Ｚｎ：
キャリア濃度６ Ｘ １０１７ｃｎ＋−’） 、 ｐ
−Ｇ ａ ｏ、ａＡ （ｌ ｏ、ｚＡ ｓ低ＡＭ濃度層
６（Ｚｎ：キャリア濃度６ Ｘ １０ ”ｃ＋ｓ−”）
およびｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流ブロック層７ （Ｓｉ
、Ｚｎ：キャリア濃度４×１０ ”ｃ＋ｍ−”）を順次
積層する。電流ブロック層７では、ＳｉとＺｎを同時に
ドーピングし最終的にはｎ形でキャリア濃度が４ Ｘ
１０１８ｃｍ−’となるよう調整する０例えば、本実施
例ではＺｎをキャリア濃度６ Ｘ １０１７ｃａｒ−３
相当分、Ｓｉをキャリア濃度４．６ Ｘ １０”ｃｍ−
’相当分ドーピングした。その後、ＣＶＤ、ホトリソグ
ラフィ、ドライエツチング工程によりｎ −Ｇ ａ Ａ
ｓ電流ブロック層をストライブ状に除去する。更にそ
の後ｐ −Ｇ ａ ｏ、ａＡ Ｑ ｏ、ａＡ ｓ埋込層
８（Ｚｎ：キャリア濃度２ Ｘ １０ ”ａｍ−８）
、およびｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層９（Ｚｎ：キ
ャリア濃度２ Ｘ １０ ”ｃ＋ｓ−’）をＭＯＣＶＤ
法で積層しｎおよびｐ形層用電極を蒸着後チップ化する
。但し、ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層の表面はオー
ミックコンタクトを取りやすくするため１０１Ｏ〜１０
”ａｍ−”のキャリア濃度となるようＺｎをドーピン
グした。ＭＯＣＶＤにおけるＳｓ、Ｚｎ、Ｓｉのドーピ
ングソース材としては、それぞれＨａｓ ａ 、 （Ｃ
Ｈａ）ｚＺ ｎ 、 Ｓ ｉ ｘＨｅを用いた。また、
■族元素のソースとしては（ＣＨａ）ａＧａ、（ＣＨａ
）ａＡＱを用い、■族元素のソースとしてはＡ ｓ Ｈ
ｓを用いた。
従来、電流ブロック層７にはＳｅのみをドーピングして
いたが、これでは低Ａμ濃度層６と電流ブロック層７の
界面でＺｎの濃度差が生じるためｐ−クラッド層５およ
び低ＡＱ濃度層６中のＺｎが電流ブロック層７中に拡散
する。その結果、低ＡＱａ度層６およびｐ−クラッド層
中のＺｎ濃度が低下し、所望のキャリア濃度より小さく
なる。
いたが、これでは低Ａμ濃度層６と電流ブロック層７の
界面でＺｎの濃度差が生じるためｐ−クラッド層５およ
び低ＡＱ濃度層６中のＺｎが電流ブロック層７中に拡散
する。その結果、低ＡＱａ度層６およびｐ−クラッド層
中のＺｎ濃度が低下し、所望のキャリア濃度より小さく
なる。
この現象は、低ＡＱ濃度層およびｐ−クラッド層の厚み
が薄い程顕著であり、これらの層のキャリア感度の制御
が難しくなる。ｐ−クラッド層のキヤリア濃度の低下は
素子の温度特性の悪化を招き信頼性の低下の要因となり
得る。本実施例においては、低ＡＱ′ａ度層およびｐ−
クラッド層のＺｎの電流ブロック層側への拡散を抑制す
るため、電流ブロック層にＳｉとＺｎを同時にドーピン
グし、かつＺｎによるアクセプタ濃度を補償するようＳ
ｉのドーピング量を調整した。ここでドナー不純物とし
てＳｉを用いたのは、次の理由による。
が薄い程顕著であり、これらの層のキャリア感度の制御
が難しくなる。ｐ−クラッド層のキヤリア濃度の低下は
素子の温度特性の悪化を招き信頼性の低下の要因となり
得る。本実施例においては、低ＡＱ′ａ度層およびｐ−
クラッド層のＺｎの電流ブロック層側への拡散を抑制す
るため、電流ブロック層にＳｉとＺｎを同時にドーピン
グし、かつＺｎによるアクセプタ濃度を補償するようＳ
ｉのドーピング量を調整した。ここでドナー不純物とし
てＳｉを用いたのは、次の理由による。
ＶＩ族元素のＳｓとＺｎではＭＯＣＶＤにおける成長リ
アクタ内の気相中で容易に化合物を形成する。
アクタ内の気相中で容易に化合物を形成する。
Ｓｅは非常に′ドーピング効率が高く成長ｎ囲気中にお
ける濃度もＺｎ濃度に対して１桁以上小さい。
ける濃度もＺｎ濃度に対して１桁以上小さい。
したがって気相中でＺｎ５ｅのような化合物を形成した
場合、成長層中にはほとんどＳｓが取り込まれないこと
になる。実際にＳｅキャリア濃度４ＸＩＯ”δｃ＋＋＋
−’−Ｚｎをキャリア濃度６ Ｘ １０１７ｃ＋ｍ−８
相当分を同時に流してみたが、得られた成長層のキャリ
ア濃度は５．５ Ｘ １０１７ｃｍ−’でｐ形であった
。しかし、ＳｉとＺｎの組合せて上記成長を行なうとＺ
ｎ濃度分だけ低くなったｎ形層が得られた。以上のよう
に、ｐ形およびｎ形不純物を同時にドーピングする場合
、■族のアクセプタ不純物とＩＶ族のドナー不純物の組
合せで用いる必要がある。上記以外に■族のアクセプタ
不純物としてはＭｇ、■族のドナー不純物としてはＳｎ
等がある。
場合、成長層中にはほとんどＳｓが取り込まれないこと
になる。実際にＳｅキャリア濃度４ＸＩＯ”δｃ＋＋＋
−’−Ｚｎをキャリア濃度６ Ｘ １０１７ｃ＋ｍ−８
相当分を同時に流してみたが、得られた成長層のキャリ
ア濃度は５．５ Ｘ １０１７ｃｍ−’でｐ形であった
。しかし、ＳｉとＺｎの組合せて上記成長を行なうとＺ
ｎ濃度分だけ低くなったｎ形層が得られた。以上のよう
に、ｐ形およびｎ形不純物を同時にドーピングする場合
、■族のアクセプタ不純物とＩＶ族のドナー不純物の組
合せで用いる必要がある。上記以外に■族のアクセプタ
不純物としてはＭｇ、■族のドナー不純物としてはＳｎ
等がある。
本実施例により得られた素子では、電流ブロック層にＳ
ｉおよびＺｎを同時にドーピングすることにより、ｐ−
クラッド層内のＺｎの電流ブロック層内への拡散を抑制
できるためｐ−クラッド層のキャリア濃度の制御性が良
くなり素子特性が安定化する。実際に、本実施例による
ｐ−クラッド層のキャリア濃度のウェーハ間ばらつきは
、ｐ−クラッド層厚に依存せず、従来の±５０％程度か
ら±２０％程度に向上した。
ｉおよびＺｎを同時にドーピングすることにより、ｐ−
クラッド層内のＺｎの電流ブロック層内への拡散を抑制
できるためｐ−クラッド層のキャリア濃度の制御性が良
くなり素子特性が安定化する。実際に、本実施例による
ｐ−クラッド層のキャリア濃度のウェーハ間ばらつきは
、ｐ−クラッド層厚に依存せず、従来の±５０％程度か
ら±２０％程度に向上した。
なお１本実施例では、電流ブロック層のみに同時ドーピ
ングしたが、ｐ−クラッド層のｚｎ″はｎ−クラッド層
側へも拡散することが予想される。
ングしたが、ｐ−クラッド層のｚｎ″はｎ−クラッド層
側へも拡散することが予想される。
したがってｎ−クラッド層にも同時ドーピングすること
により、より一層の効果が期待できる。また、ＭＯＣＶ
Ｄ法のみならず液相成長法によるレーデの製造において
も同様の効果が期待でき、更にデバイス構造は本実施例
により示した構造に限らない。
により、より一層の効果が期待できる。また、ＭＯＣＶ
Ｄ法のみならず液相成長法によるレーデの製造において
も同様の効果が期待でき、更にデバイス構造は本実施例
により示した構造に限らない。
本発明によれば、半導体レーザの電流ブロック層に■族
のドナー不純物（例えばＳｉ）および■族のアクセプタ
不純物（例えばＺｎ）を同時ドーピングすることにより
ｐ−クラッド層内のＺｎの電流ブロック層内への拡散を
抑制できるためｐ −クラッド層のキャリア濃度の制御
性が良くなり素子特性が安定化する効果がある。
のドナー不純物（例えばＳｉ）および■族のアクセプタ
不純物（例えばＺｎ）を同時ドーピングすることにより
ｐ−クラッド層内のＺｎの電流ブロック層内への拡散を
抑制できるためｐ −クラッド層のキャリア濃度の制御
性が良くなり素子特性が安定化する効果がある。
実際に、本発明により得られたウェーハにおいて、ｐ−
クラッド層のキャリア濃度のウェーハ間ばらつきはＰ−
クラッド層厚に依存せず従来の±５０％程度から±２０
％程度に向上した。
クラッド層のキャリア濃度のウェーハ間ばらつきはＰ−
クラッド層厚に依存せず従来の±５０％程度から±２０
％程度に向上した。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの断面図であ
る。 １− ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２− ｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓバッファ層、 ３− ｎ −Ｇ ａ ｏ、ｏ３
Ａ １１０．８７Ａ Ｓクラッド層。 ４ ・Ｍ Ｑ Ｗ活性層、５− ｐ −Ｇａｏ、ａａＡ
Ｑ ｏ、ａ７Ａｓクラッド層、６−＝ ｐ −Ｇ ａ
ｏ、ａＡ Ｑ ｏ＊ｚＡ ｓ低ＡＱ濃度層、７・・・
ｎ−ＧａＡｓｔｌｌ流ブロック層、８・・・ｐ −Ｇ
ａ ｏ、ａＡ Ｑ ｏ、ａΔＳ埋込層、 ９・、・ｐ
ＧａＡｓキャップ層、１０・・・ｎ形層用電極、１１
・・・ｐ形層用電極。
る。 １− ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２− ｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓバッファ層、 ３− ｎ −Ｇ ａ ｏ、ｏ３
Ａ １１０．８７Ａ Ｓクラッド層。 ４ ・Ｍ Ｑ Ｗ活性層、５− ｐ −Ｇａｏ、ａａＡ
Ｑ ｏ、ａ７Ａｓクラッド層、６−＝ ｐ −Ｇ ａ
ｏ、ａＡ Ｑ ｏ＊ｚＡ ｓ低ＡＱ濃度層、７・・・
ｎ−ＧａＡｓｔｌｌ流ブロック層、８・・・ｐ −Ｇ
ａ ｏ、ａＡ Ｑ ｏ、ａΔＳ埋込層、 ９・、・ｐ
ＧａＡｓキャップ層、１０・・・ｎ形層用電極、１１
・・・ｐ形層用電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐ−ｎ接合を有するIII−Ｖ族化合物半導体素子に
おいて、ｎ形半導体層にはII族のアクセプタ不純物とI
V族のドナー不純物がドーピングされており、かつｐ形
半導体層には上記Ｋ、Ｋ族のアクセプタ不純物がドーピ
ングされていることを特徴とする半導体素子。 ２、ｎ形の半導体基板と、該半導体基板上に順次積層さ
れたｎ形の第１のクラッド層、該第１のクラッド層より
禁制帯幅が小さくかつ屈折率が大きい活性層、該活性層
より禁制帯幅が大きくかつ屈折率が小さいｐ形の第２ク
ラッド層、共振器長手方向の両端面間全体に上記第２の
クラッド層に達するストライプ溝を有するｎ形の電流ブ
ロック層およびｐ形の半導体層と、上記第１、第２のク
ラッド層に各々電気的に接続された電極を有するIII−
Ｖ族化合物半導体レーザ素子において、上記電流ブロッ
ク層にはII族のアクセプタ不純物とIV族のドナー不純物
がドーピングされており、上記第２のクラッド層には上
記II族のアクセプタ不純物がドーピングされていること
を特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555788A JPH01268082A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 半導体素子および半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555788A JPH01268082A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 半導体素子および半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01268082A true JPH01268082A (ja) | 1989-10-25 |
Family
ID=14140886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9555788A Pending JPH01268082A (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 半導体素子および半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01268082A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0669599A (ja) * | 1992-05-27 | 1994-03-11 | Gold Star Co Ltd | 半導体レーザダイオード及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-04-20 JP JP9555788A patent/JPH01268082A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0669599A (ja) * | 1992-05-27 | 1994-03-11 | Gold Star Co Ltd | 半導体レーザダイオード及びその製造方法 |
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