JPH01286486A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH01286486A JPH01286486A JP11670488A JP11670488A JPH01286486A JP H01286486 A JPH01286486 A JP H01286486A JP 11670488 A JP11670488 A JP 11670488A JP 11670488 A JP11670488 A JP 11670488A JP H01286486 A JPH01286486 A JP H01286486A
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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】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、InGaAIP系半導体材料を用いた半導体
レーザに係わり、特に内部電流狭窄型の半導体レーザの
製造方法に関する。
レーザに係わり、特に内部電流狭窄型の半導体レーザの
製造方法に関する。
(従来の技術)
近年、有機金属を用いた化学気相成長法(以下、MOC
VD法と略記する)によりGaAs基板上にI n+−
x−y Gaz A IY P (0≦x≦1゜0≦y
≦1)を形成することが可能となっており、この技術を
利用した可視光半導体レーザが注目されている。
VD法と略記する)によりGaAs基板上にI n+−
x−y Gaz A IY P (0≦x≦1゜0≦y
≦1)を形成することが可能となっており、この技術を
利用した可視光半導体レーザが注目されている。
第2図はI nGaA I P系材料を用いた内部電流
狭窄型半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図
中11はn−GaAs基板であり、この基板11上には
n−GaAsバッファ層12.n−InGaAIPクラ
ッド層13.InGaP活性層14.p−1nGaAI
Pクラッド層15゜p−1nGaPキ+−/プ層16及
びn−GaAsブロック層(電流阻止層)17が順次積
層成長された後、ホトリソグラフィ技術によりn −G
aAsブロック層17にストライプ部(エツチングによ
る窓部)が形成される。次いで、ストライプ部に露出し
たキャップ層16及びブロック層17上にp−GaAs
コンタクト層18及びn+−GaAsコンタクト層19
が再成長され、さらに電極21.22が形成されて半導
体レーザが完成する。この半導体レーザに電流を供給す
ると、ストライプ部のみに電流が狭窄されてレーザ発振
することになる。
狭窄型半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図
中11はn−GaAs基板であり、この基板11上には
n−GaAsバッファ層12.n−InGaAIPクラ
ッド層13.InGaP活性層14.p−1nGaAI
Pクラッド層15゜p−1nGaPキ+−/プ層16及
びn−GaAsブロック層(電流阻止層)17が順次積
層成長された後、ホトリソグラフィ技術によりn −G
aAsブロック層17にストライプ部(エツチングによ
る窓部)が形成される。次いで、ストライプ部に露出し
たキャップ層16及びブロック層17上にp−GaAs
コンタクト層18及びn+−GaAsコンタクト層19
が再成長され、さらに電極21.22が形成されて半導
体レーザが完成する。この半導体レーザに電流を供給す
ると、ストライプ部のみに電流が狭窄されてレーザ発振
することになる。
しかしながら、この種の半導体レーザにあっては次のよ
うな問題があった。即ち、第1回目の結晶成長による成
長層(12,〜、17)と第2回目の結晶成長による再
成長層(18,19)とのストライプ部での界面、つま
りp−InGaPキャップ層16とp−GaAsコンタ
クト層18との界面において、InGaPとGaAsと
のバンド不連続に起因する電圧降下が生じる。このため
、半導体レーザの動作電圧が高くなり、従って消費電力
も上がり発熱も大きくなる等、素子特性の劣化や寿命の
低下を招く問題があった。
うな問題があった。即ち、第1回目の結晶成長による成
長層(12,〜、17)と第2回目の結晶成長による再
成長層(18,19)とのストライプ部での界面、つま
りp−InGaPキャップ層16とp−GaAsコンタ
クト層18との界面において、InGaPとGaAsと
のバンド不連続に起因する電圧降下が生じる。このため
、半導体レーザの動作電圧が高くなり、従って消費電力
も上がり発熱も大きくなる等、素子特性の劣化や寿命の
低下を招く問題があった。
なお、上記のバンド不連続に起因する電圧降下は、p−
1nGaPキャップ層のキャリア濃度が低い場合により
顕著となるものであり、従ってp−InGaPキャップ
層16のキャリア濃度を高めることが考えられる。しか
し、p型不純物として亜鉛等を用いた場合、亜鉛の蒸気
圧が高いために、第2回目の結晶成長の際にストライプ
部に露出しているp−1nGaPキャップ層のキャリア
濃度を十分高めることは困難であった。
1nGaPキャップ層のキャリア濃度が低い場合により
顕著となるものであり、従ってp−InGaPキャップ
層16のキャリア濃度を高めることが考えられる。しか
し、p型不純物として亜鉛等を用いた場合、亜鉛の蒸気
圧が高いために、第2回目の結晶成長の際にストライプ
部に露出しているp−1nGaPキャップ層のキャリア
濃度を十分高めることは困難であった。
(発明が解決しようとする課題)
このように従来、InGaAIP系半導体材料を用いた
内部電流狭窄型の半導体レーザにおいては、電流狭窄の
ためのストライプ部におけるダブルヘテロ接合部の最上
層(p−1nGaP等)と再成長コンタクト層(p−G
aAs)との界面でバンド不連続に起因する電圧降下が
生じ、これが素子特性を劣化させる要因となっていた。
内部電流狭窄型の半導体レーザにおいては、電流狭窄の
ためのストライプ部におけるダブルヘテロ接合部の最上
層(p−1nGaP等)と再成長コンタクト層(p−G
aAs)との界面でバンド不連続に起因する電圧降下が
生じ、これが素子特性を劣化させる要因となっていた。
・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、InGaAIP系半導体材料から
なるダブルヘテロ接合部の最上層と再成長コンタクト層
との界面におけるバンド不連続による電圧降下を抑制す
ることができ、素子特性の向上をはかり得る半導体レー
ザの製造方法を提供することにある。
目的とするところは、InGaAIP系半導体材料から
なるダブルヘテロ接合部の最上層と再成長コンタクト層
との界面におけるバンド不連続による電圧降下を抑制す
ることができ、素子特性の向上をはかり得る半導体レー
ザの製造方法を提供することにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の骨子は、p−GaAsコンタクト層と接するダ
ブルヘテロ接合部の最上層(p −InGaPキャップ
層)に気相中からp型不純物を再拡散することにより、
ストライプ部でのp−InGaPキャップ層等のキャリ
ア濃度を十分に高めることにある。
ブルヘテロ接合部の最上層(p −InGaPキャップ
層)に気相中からp型不純物を再拡散することにより、
ストライプ部でのp−InGaPキャップ層等のキャリ
ア濃度を十分に高めることにある。
即ち本発明は、n型GaAs基板上に
I nl−x−y Ga、(A ly P (0≦x≦
1.0≦y≦1)からなるダブルヘテロ接合部及びn型
GaAs電流阻止層を順次成長した後、電流阻止層をス
トライプ状にエツチングし、次いでp型GaAsコンタ
クト層を再成長する半導体レーザの製造方法において、
前記コンタクト層の成長温度を前記ダブルヘテロ接合部
の成長温度よりも低く設定し、且つ該コンタクト層を形
成するための結晶成長炉内に再成長開始前からp型不純
物を流しておき、成長温度まで昇温したのちに該コンタ
クト層を成長形成するようにした方法である。
1.0≦y≦1)からなるダブルヘテロ接合部及びn型
GaAs電流阻止層を順次成長した後、電流阻止層をス
トライプ状にエツチングし、次いでp型GaAsコンタ
クト層を再成長する半導体レーザの製造方法において、
前記コンタクト層の成長温度を前記ダブルヘテロ接合部
の成長温度よりも低く設定し、且つ該コンタクト層を形
成するための結晶成長炉内に再成長開始前からp型不純
物を流しておき、成長温度まで昇温したのちに該コンタ
クト層を成長形成するようにした方法である。
また本発明は、前記p型不純物(例えば亜鉛)をホスフ
ィンと共に成長炉内に流して前記コンタクト層の成長温
度まで昇温し、該コンタクト層の成長開始直前にホスフ
ィンをアルシンに切換え、有機金属気相成長法によりp
型GaAsコンタクト層を成長形成するようにした方法
である。
ィンと共に成長炉内に流して前記コンタクト層の成長温
度まで昇温し、該コンタクト層の成長開始直前にホスフ
ィンをアルシンに切換え、有機金属気相成長法によりp
型GaAsコンタクト層を成長形成するようにした方法
である。
(作 用)
本発明によれば、再成長コンタクト層を形成するための
結晶成長炉内に、結晶成長以前(昇温以前)からp型不
純物を流しておき、さらに再成長層の成長温度をダブル
ヘテロ接合部の成長温度より低く設定することにより、
ストライプ部におけるダブルヘテロ接合部の最上層(例
えばp−InGaPキャップ層)のキャリア濃度を上昇
させることができる。このため、InGaPとGaAs
とのバンド不連続に起因する電圧降下を低減することが
でき、半導体レーザの電圧−電流特性を大きく改善して
素子特性の向上をはかることが可能となる。また、亜鉛
(Zn)等のp型不純物と共にホスフィン(PH3)等
を再成長用の結晶成長炉内に流して昇温することにより
、ストライプ部でのP抜けを抑制し、良好な再成長界面
を得ることが可能となる。
結晶成長炉内に、結晶成長以前(昇温以前)からp型不
純物を流しておき、さらに再成長層の成長温度をダブル
ヘテロ接合部の成長温度より低く設定することにより、
ストライプ部におけるダブルヘテロ接合部の最上層(例
えばp−InGaPキャップ層)のキャリア濃度を上昇
させることができる。このため、InGaPとGaAs
とのバンド不連続に起因する電圧降下を低減することが
でき、半導体レーザの電圧−電流特性を大きく改善して
素子特性の向上をはかることが可能となる。また、亜鉛
(Zn)等のp型不純物と共にホスフィン(PH3)等
を再成長用の結晶成長炉内に流して昇温することにより
、ストライプ部でのP抜けを抑制し、良好な再成長界面
を得ることが可能となる。
第5図にp−GaAsとp−1nGaPのへテロ界面の
バンド構造を示す。p−GaAsのキャリア濃度は5
X 1018cm−’であり、p−1nGaPのキャリ
ア濃度は(a)がI X 1017Cf11−’、 (
b)が2 X I Q 18am−’の場合である。第
5図(a)に示すように、p 1 n G a Pの
キャリア濃度が低い場合には、p−GaAsからp−1
nGaP1.ニア電流を流す時にはへテロ界面でのノツ
チが大きいために、これがホールの障壁となり電圧降下
を生じる。これに対して第5図(b)に示すように、p
−1n G a Pのキャリア濃度が高い場合には、
ペテロ界面でのノツチが小さくなるために電圧降下は小
さくなる。つまり、p−GaAsとp−InGaPとの
界面での電圧降下を抑えるためには、p−1nGaPの
キャリア濃度を高くすれば良いことが判る。
バンド構造を示す。p−GaAsのキャリア濃度は5
X 1018cm−’であり、p−1nGaPのキャリ
ア濃度は(a)がI X 1017Cf11−’、 (
b)が2 X I Q 18am−’の場合である。第
5図(a)に示すように、p 1 n G a Pの
キャリア濃度が低い場合には、p−GaAsからp−1
nGaP1.ニア電流を流す時にはへテロ界面でのノツ
チが大きいために、これがホールの障壁となり電圧降下
を生じる。これに対して第5図(b)に示すように、p
−1n G a Pのキャリア濃度が高い場合には、
ペテロ界面でのノツチが小さくなるために電圧降下は小
さくなる。つまり、p−GaAsとp−InGaPとの
界面での電圧降下を抑えるためには、p−1nGaPの
キャリア濃度を高くすれば良いことが判る。
ここで、第1回目の結晶成長工程では、モホロジーが良
好で結晶品質の良いInGaAIP系ダブルヘテロ接合
部を得るために、700℃前後と成長温度を高く設定す
る必要がある(例えば、Journal of Cry
stal Growth 77 (1986) 374
−379)。
好で結晶品質の良いInGaAIP系ダブルヘテロ接合
部を得るために、700℃前後と成長温度を高く設定す
る必要がある(例えば、Journal of Cry
stal Growth 77 (1986) 374
−379)。
しかし、p型不純物としてZnを用いた場合には、Zn
は蒸気圧が高いので成長温度が高い場合にはp−1nG
aPのキャリア濃度を十分に高くすることはできない。
は蒸気圧が高いので成長温度が高い場合にはp−1nG
aPのキャリア濃度を十分に高くすることはできない。
そこで、p−GaAs再成長コンタクト層を形成すると
きの成長温度をダブルヘテロ接合部の成長温度よりも低
く設定し、成長以前からZnを流しておき、再成長層の
成長温度まで昇温する工程により、ストライプ部のp−
InGaPにZnを拡散し、キャリア濃度を上昇させる
ことができる。これは、再成長温度をダブルヘテロ接合
部の成長温度よりも低く設定することにより、再成長前
の結晶成長炉内のZn供給量がダブルヘテロ接合部のp
−1nGaPを成長させたときのZn供給量と同量であ
っても、結晶成長炉内のZn分圧がp−1nGaP中の
Znの蒸気圧より高くなるためである。この後、p−G
aAsコンタクト層を再成長させると、再成長界面での
電圧降下は非常に小さくなる。
きの成長温度をダブルヘテロ接合部の成長温度よりも低
く設定し、成長以前からZnを流しておき、再成長層の
成長温度まで昇温する工程により、ストライプ部のp−
InGaPにZnを拡散し、キャリア濃度を上昇させる
ことができる。これは、再成長温度をダブルヘテロ接合
部の成長温度よりも低く設定することにより、再成長前
の結晶成長炉内のZn供給量がダブルヘテロ接合部のp
−1nGaPを成長させたときのZn供給量と同量であ
っても、結晶成長炉内のZn分圧がp−1nGaP中の
Znの蒸気圧より高くなるためである。この後、p−G
aAsコンタクト層を再成長させると、再成長界面での
電圧降下は非常に小さくなる。
また、再成長コンタクト層の成長温度まで温度を上昇さ
せる際に、p型不純物と共にPH3を結晶成長炉内に流
しておくことにより、ストライプ部のp−1nGaPか
らのPの蒸発を防ぐことができる。そして、p−GaA
sの成長開始直前にPH,をAsH,に切換えて再成長
を行うことにより、良好な再成長界面を形成することが
できる。
せる際に、p型不純物と共にPH3を結晶成長炉内に流
しておくことにより、ストライプ部のp−1nGaPか
らのPの蒸発を防ぐことができる。そして、p−GaA
sの成長開始直前にPH,をAsH,に切換えて再成長
を行うことにより、良好な再成長界面を形成することが
できる。
(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。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの製造
工程を示す断面図である。まず、第1図(a)に示す如
く、n−GaAs基板11上にM OCV D法により
、n−GaAsバッファ層12、厚さ1μmのn−1n
GaAIPクラッド層13.厚さ0.1μmのInGa
P活性層14゜厚さ1μmのp−1nGaAIPクラッ
ド層15゜厚さ0.05μmのp−1nGaPキャップ
層16及び厚さ1μmのn−GaAsブロック層(電流
阻止層)17を連続成長する。この第1回目の結晶成長
工程における成長温度は、ダブルヘテロ接合部(12,
〜、16)の良好な結晶性を得るために 700℃とし
た。
工程を示す断面図である。まず、第1図(a)に示す如
く、n−GaAs基板11上にM OCV D法により
、n−GaAsバッファ層12、厚さ1μmのn−1n
GaAIPクラッド層13.厚さ0.1μmのInGa
P活性層14゜厚さ1μmのp−1nGaAIPクラッ
ド層15゜厚さ0.05μmのp−1nGaPキャップ
層16及び厚さ1μmのn−GaAsブロック層(電流
阻止層)17を連続成長する。この第1回目の結晶成長
工程における成長温度は、ダブルヘテロ接合部(12,
〜、16)の良好な結晶性を得るために 700℃とし
た。
次いで、ホトリソグラフィ技術を用い、第1図(b)に
示す如く、電流ブロック層17にストライプ状の溝を形
成する。この際、ストライプ部ではn−GaAsは全て
エツチングされ、p−I nGaPが表面に露出するこ
とになる。
示す如く、電流ブロック層17にストライプ状の溝を形
成する。この際、ストライプ部ではn−GaAsは全て
エツチングされ、p−I nGaPが表面に露出するこ
とになる。
次いで、第1図(b)に示す構造の加工基板を、第3図
に示す如き結晶成長炉内に配置し、MOCVD法により
第1図(e)に示す如くp−GaAsコンタクト層18
及びp” −GaAsコンタクト層19を連続成長する
。なお、第3図において20は上記の加工基板、31は
石英反応管、32はサセプタ、33は高周波加熱コイル
を示している。
に示す如き結晶成長炉内に配置し、MOCVD法により
第1図(e)に示す如くp−GaAsコンタクト層18
及びp” −GaAsコンタクト層19を連続成長する
。なお、第3図において20は上記の加工基板、31は
石英反応管、32はサセプタ、33は高周波加熱コイル
を示している。
この第2回目の結晶成長工程に際しては、反応管31内
に再成長コンタクト層の成長開始前(昇温以前)から不
純物原料であるジメチル亜鉛(DMZ)とPH,を流し
ておき、再成長層の成長温度まで昇温する。ここで、再
成長層の成長温度は、第1回目の結晶成長工程における
ダブルヘテロ接合部の成長温度よりも 100℃低い8
00℃に設定した。また、DMZの供給量は第1回目の
結晶成長工程でp−1nGaPを成長した際のDMZの
供給量と同量にした。600℃まで昇温後、PH,をA
sH3に切換えて、p−GaAsコンタクト層18とp
”−GaAsコンタクト層19を順次成長形成した。
に再成長コンタクト層の成長開始前(昇温以前)から不
純物原料であるジメチル亜鉛(DMZ)とPH,を流し
ておき、再成長層の成長温度まで昇温する。ここで、再
成長層の成長温度は、第1回目の結晶成長工程における
ダブルヘテロ接合部の成長温度よりも 100℃低い8
00℃に設定した。また、DMZの供給量は第1回目の
結晶成長工程でp−1nGaPを成長した際のDMZの
供給量と同量にした。600℃まで昇温後、PH,をA
sH3に切換えて、p−GaAsコンタクト層18とp
”−GaAsコンタクト層19を順次成長形成した。
第1回目の結晶成長を終わった段階ではp−InGaP
キャップ層16のキャリア濃度は3X1017cm−’
であったが、第2回目の結晶成長を行った後は、ストラ
イプ部でのp−1nGaPキャップ層16のキャリア濃
度が2 X 1018am−3まで上昇していることが
確かめられた。また、再成長開始前にDMZと共にPH
,流すことにより、ストライプ部でのp−1nGaPか
らのPの蒸発が抑えられて良好な再成長界面が得られた
。なお、これ以降は基板側及びコンタクト層側にそれぞ
れ電極21.22を被着することにより、第2図に示す
如き内部電流狭窄型の半導体レーザが完成することにな
る。
キャップ層16のキャリア濃度は3X1017cm−’
であったが、第2回目の結晶成長を行った後は、ストラ
イプ部でのp−1nGaPキャップ層16のキャリア濃
度が2 X 1018am−3まで上昇していることが
確かめられた。また、再成長開始前にDMZと共にPH
,流すことにより、ストライプ部でのp−1nGaPか
らのPの蒸発が抑えられて良好な再成長界面が得られた
。なお、これ以降は基板側及びコンタクト層側にそれぞ
れ電極21.22を被着することにより、第2図に示す
如き内部電流狭窄型の半導体レーザが完成することにな
る。
第6図はInGaPのキャリア濃度の成長温度依存性を
示す特性図である。横軸は■族原料のモル流量とDMZ
のモル流量の比であり、DMZ供給量を示す。成長温度
Tgが高くなるとZnの成長表面からの蒸発が多くなる
ためにキャリア濃度が低下する。成長温度を600℃か
ら700℃に上昇させるとキャリア濃度は約5分の1に
減少する。
示す特性図である。横軸は■族原料のモル流量とDMZ
のモル流量の比であり、DMZ供給量を示す。成長温度
Tgが高くなるとZnの成長表面からの蒸発が多くなる
ためにキャリア濃度が低下する。成長温度を600℃か
ら700℃に上昇させるとキャリア濃度は約5分の1に
減少する。
n 、 p −G a A s / p −1n G
a Pのへテロ界面での電圧効果を十分に抑制するた
めにはp−1nGaPのキャリア濃度が少なくとも1×
10110l8’以上であることが必要である。しかし
、第1回目の成長は良好な結晶品質を有するダブルヘテ
ロ構造を得るために700℃以上で行う必要があるため
、p−InGaPのキャリア濃度を1×101101l
1’以上とすることは難しい。このために、再成長時に
Zn拡散を行いストライプ部のp−1nGaPのキャリ
ア濃度を上昇させることが重要となる。
a Pのへテロ界面での電圧効果を十分に抑制するた
めにはp−1nGaPのキャリア濃度が少なくとも1×
10110l8’以上であることが必要である。しかし
、第1回目の成長は良好な結晶品質を有するダブルヘテ
ロ構造を得るために700℃以上で行う必要があるため
、p−InGaPのキャリア濃度を1×101101l
1’以上とすることは難しい。このために、再成長時に
Zn拡散を行いストライプ部のp−1nGaPのキャリ
ア濃度を上昇させることが重要となる。
本発明による再成長方法においては、再成長温度と昇温
時のp型不純物の流量が非常に重要なパラメータとなっ
てくる。再成長時にストライプ部にZnを拡散してキャ
リア濃度をI X 1018c11−’以上にするため
には、図に示したInGaPのキャリア濃度の成長温度
依存性の関係において、IX 1018c11−’以上
のキャリア濃度が得られる成長温度とDMZ供給量の範
囲に再成長時の成長温度と昇温中のDMZ供給量を設定
すればよいことが実験より判った。つまり、再成長時の
成長温度を650℃にした場合には、[DMZ/II
>1であればよい。Tgを600℃とした場合には、I
Xl 018c+i−’というキャリア濃度が[DMZ
/mコ〉0.4で得られる。つまり、650℃でもI
X 10110l8’以上のキャリア濃度は得られるが
、Tg800℃とすることで、I X 1018cm−
’というキャリア濃度が得られるZn供給量範囲が広が
るために、Zn拡散層形成時の再現性が向上する。逆に
、再成長時の温度を600℃より低い温度にすると、■
族原料の分解効率が低下し、良好な結晶品質を有する再
成長層を形成することができないのである。
時のp型不純物の流量が非常に重要なパラメータとなっ
てくる。再成長時にストライプ部にZnを拡散してキャ
リア濃度をI X 1018c11−’以上にするため
には、図に示したInGaPのキャリア濃度の成長温度
依存性の関係において、IX 1018c11−’以上
のキャリア濃度が得られる成長温度とDMZ供給量の範
囲に再成長時の成長温度と昇温中のDMZ供給量を設定
すればよいことが実験より判った。つまり、再成長時の
成長温度を650℃にした場合には、[DMZ/II
>1であればよい。Tgを600℃とした場合には、I
Xl 018c+i−’というキャリア濃度が[DMZ
/mコ〉0.4で得られる。つまり、650℃でもI
X 10110l8’以上のキャリア濃度は得られるが
、Tg800℃とすることで、I X 1018cm−
’というキャリア濃度が得られるZn供給量範囲が広が
るために、Zn拡散層形成時の再現性が向上する。逆に
、再成長時の温度を600℃より低い温度にすると、■
族原料の分解効率が低下し、良好な結晶品質を有する再
成長層を形成することができないのである。
かくして本実施例方法によれば、p−GaAsコンタク
ト層18を再成長する際に、その成長温度をダブルヘテ
ロ接合部の成長温度よりも低く設定し、再成長用の結晶
成長炉内に昇温以前からDMZを流すことによって、ダ
ブルヘテロ接合部の最上層であるp−1nGaPキャッ
プ層16のキャリア濃度を十分高めることができる。こ
のため、p−1nGaPキャップ層16とp−GaAs
コンタクト層18とのバンド不連続に起因する電圧降下
を抑制することができ、半導体レーザの電圧−電流特性
を大きく改善して素子特性の向上をはかることが可能と
なる。
ト層18を再成長する際に、その成長温度をダブルヘテ
ロ接合部の成長温度よりも低く設定し、再成長用の結晶
成長炉内に昇温以前からDMZを流すことによって、ダ
ブルヘテロ接合部の最上層であるp−1nGaPキャッ
プ層16のキャリア濃度を十分高めることができる。こ
のため、p−1nGaPキャップ層16とp−GaAs
コンタクト層18とのバンド不連続に起因する電圧降下
を抑制することができ、半導体レーザの電圧−電流特性
を大きく改善して素子特性の向上をはかることが可能と
なる。
また本発明者等は、上記の工程により作成したレーザ索
子(実施例素子)と、第1及び第2回目の結晶成長工程
における成長温度を共に700℃にし、再成長コンタク
ト層の成長前にはDMZを流さずに作成したレーザ索子
(従来素子)とで、その特性を比較した。まず、従来素
子の3mW。
子(実施例素子)と、第1及び第2回目の結晶成長工程
における成長温度を共に700℃にし、再成長コンタク
ト層の成長前にはDMZを流さずに作成したレーザ索子
(従来素子)とで、その特性を比較した。まず、従来素
子の3mW。
25℃の動作電圧は2.8〜3.5Vであり、素子間や
ウェハ間のバラツキが大きかった。これに対し実施例素
子では、動作電圧は約2,3Vであり、従来素子よりも
0.5〜1.2 V程度低くなった。また、素子間やウ
ェハ間での動作電圧のバラツキも小さく、良好な再現性
を示した。さらに、レーザ素子の温度特性も大幅に改善
され、寿命特性も飛躍的に向上した。
ウェハ間のバラツキが大きかった。これに対し実施例素
子では、動作電圧は約2,3Vであり、従来素子よりも
0.5〜1.2 V程度低くなった。また、素子間やウ
ェハ間での動作電圧のバラツキも小さく、良好な再現性
を示した。さらに、レーザ素子の温度特性も大幅に改善
され、寿命特性も飛躍的に向上した。
第4図は本発明の他の実施例に係わる半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。この方法では、まず第4図
(a)に示す如く、n−GaAs基板41上にMOCV
D法によりn−1nGaAIPクラッド層42.InG
aP活性層43.p−1nGaAIF第1クラッド層4
4、p−1nGaPzッチング停止層45゜p−1nG
aAIP第2クラッド層46.p−InGaPキ+ ツ
ブ層47及びp−GaAsコンタクト層48を成長形成
し、コンタクト層48上にS i O2膜49を形成す
る。
造工程を示す断面図である。この方法では、まず第4図
(a)に示す如く、n−GaAs基板41上にMOCV
D法によりn−1nGaAIPクラッド層42.InG
aP活性層43.p−1nGaAIF第1クラッド層4
4、p−1nGaPzッチング停止層45゜p−1nG
aAIP第2クラッド層46.p−InGaPキ+ ツ
ブ層47及びp−GaAsコンタクト層48を成長形成
し、コンタクト層48上にS i O2膜49を形成す
る。
次いで、エツチング液(B r2 +HB r+H20
)を用い、第4図(b)に示す如く、SiO2膜49を
マスクにコンタクト層48及びキャップ層47をクラッ
ド層46に達するまでエツチングする。さらに、熱燐酸
による選択エツチングを行い、第4図(C)に示す如く
コンタクト層46をエツチング除去する。
)を用い、第4図(b)に示す如く、SiO2膜49を
マスクにコンタクト層48及びキャップ層47をクラッ
ド層46に達するまでエツチングする。さらに、熱燐酸
による選択エツチングを行い、第4図(C)に示す如く
コンタクト層46をエツチング除去する。
次いで、第4図(d)に示す如<、MOCVD法により
n−QaAsブロック層51を再成長する。
n−QaAsブロック層51を再成長する。
このブロック層51の成長に際しては、トリメチルガリ
ウムとアルシンを原料ガスとして用いた。
ウムとアルシンを原料ガスとして用いた。
その結果、SiO□膜49上にはGaAsの成長は全く
見られなかった。その後、第4図(e)に示す如く、5
in2膜49を除去し、さらにコンタクト層48を除去
する。
見られなかった。その後、第4図(e)に示す如く、5
in2膜49を除去し、さらにコンタクト層48を除去
する。
次いで、第4図(f)に示す如<、MOCVD法により
p−GaAsコンタクト層52を再成長する。このとき
、p−GaAsコンタクト層52の成長に際しては、先
の実施例と同様に成長開始前に成長炉内にp型不純物を
流しておき、再成長温度はダブルヘテロ接合部(42,
〜、48)の成長温度よりも低く設定する。
p−GaAsコンタクト層52を再成長する。このとき
、p−GaAsコンタクト層52の成長に際しては、先
の実施例と同様に成長開始前に成長炉内にp型不純物を
流しておき、再成長温度はダブルヘテロ接合部(42,
〜、48)の成長温度よりも低く設定する。
このようにして作成された半導体レーザにおいても、先
の実施例と同様にp−1nGaPキャップ層47のキャ
リア濃度を十分高めることができ、InGaPとGaA
sとのバンド不連続に起因する電圧降下を低減すること
ができる。従って、先の実施例と同様の効果が得られる
。
の実施例と同様にp−1nGaPキャップ層47のキャ
リア濃度を十分高めることができ、InGaPとGaA
sとのバンド不連続に起因する電圧降下を低減すること
ができる。従って、先の実施例と同様の効果が得られる
。
なお、本発明は上述した各実施例方法に限定されるもの
ではない。実施例では、p型不純物としてZnを用いた
が、これ以外にマグネシウムやカドミウム等の■族元素
を用いることもできる。また、素子構造は第2図や第4
図に限るものではなく、ダブルヘテロ接合部を形成した
後に再成長層の形成が必要なものに適用することができ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
ではない。実施例では、p型不純物としてZnを用いた
が、これ以外にマグネシウムやカドミウム等の■族元素
を用いることもできる。また、素子構造は第2図や第4
図に限るものではなく、ダブルヘテロ接合部を形成した
後に再成長層の形成が必要なものに適用することができ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
[発明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、再成長コンタクト
層を形成する際に、再成長層の成長温度をダブルヘテロ
接合部の成長温度よりも低く設定し、再成長用の結晶成
長炉内に昇温以前からp型不純物を流すことによって、
ダブルヘテロ接合部の最上層のキャリア濃度を上昇させ
ることができ、半導体レーザの素子特性向上をはかるこ
とが可能である。
層を形成する際に、再成長層の成長温度をダブルヘテロ
接合部の成長温度よりも低く設定し、再成長用の結晶成
長炉内に昇温以前からp型不純物を流すことによって、
ダブルヘテロ接合部の最上層のキャリア濃度を上昇させ
ることができ、半導体レーザの素子特性向上をはかるこ
とが可能である。
第1図乃至第3図は本発明の一実施例方法を説明するた
めのもので、第1図は半導体レーザの製造工程を示す断
面図、第2図は該工程により形成された半導体レーザの
概略構造を示す断面図、第3図は結晶成長炉の概略構成
を示す断面図、第4図は本発明の他の実施例方法を説明
するための工程断面図、第5図は本発明の詳細な説明す
るための模式図、第6図はInGaPのキャリア濃度の
成長温度依存性を示す特性図である。 11−= n −G a A s基板、12−n −G
a A sバッファ層、13 =・n −1n G
a A I Pクララド層、14 =−1n G a
P活性層、 15−・−p −1n G a A I Pクララド層
、16−p −1n G a Pキャップ層、17 ・
n −G a A sブOツク層、18・・・p−Ga
Asコンタクト層、19・・・p”−GaAsコンタク
ト層、20・・・加工基板、21.22・・・電極、3
1・・・石英反応管、32・・・サセプタ、33・・・
高周波加熱コイル。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 (a) 第5図 、−bo。 0OO (a) (b) (C) (d) (f) 図
めのもので、第1図は半導体レーザの製造工程を示す断
面図、第2図は該工程により形成された半導体レーザの
概略構造を示す断面図、第3図は結晶成長炉の概略構成
を示す断面図、第4図は本発明の他の実施例方法を説明
するための工程断面図、第5図は本発明の詳細な説明す
るための模式図、第6図はInGaPのキャリア濃度の
成長温度依存性を示す特性図である。 11−= n −G a A s基板、12−n −G
a A sバッファ層、13 =・n −1n G
a A I Pクララド層、14 =−1n G a
P活性層、 15−・−p −1n G a A I Pクララド層
、16−p −1n G a Pキャップ層、17 ・
n −G a A sブOツク層、18・・・p−Ga
Asコンタクト層、19・・・p”−GaAsコンタク
ト層、20・・・加工基板、21.22・・・電極、3
1・・・石英反応管、32・・・サセプタ、33・・・
高周波加熱コイル。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 (a) 第5図 、−bo。 0OO (a) (b) (C) (d) (f) 図
Claims (5)
- (1)n型GaAs基板上に In_1_−_X_−_YGa_xAl_YP(0≦x
≦1.0≦y≦1)からなるダブルヘテロ接合部及びn
型GaAs電流阻止層を順次成長した後、電流阻止層を
ストライプ状にエッチングし、次いでp型GaAsコン
タクト層を再成長して半導体レーザを製造する方法にお
いて、 前記コンタクト層の成長温度を前記ダブルヘテロ接合部
の成長温度よりも低く設定し、且つ該コンタクト層を形
成するための結晶成長炉内に再成長開始前からp型不純
物を流しておき、成長温度まで昇温したのちに該コンタ
クト層を成長形成することを特徴とする半導体レーザの
製造方法。 - (2)n型GaAs基板上に In_1_−_X_−_YGa_xAl_YP(0≦x
≦1.0≦y≦1)からなるダブルヘテロ接合部を成長
した後、ダブルヘテロ接合部をエッチングしてメサスト
ライプを形成し、次いでメサストライプの側部にn型G
aAs電流阻止層を成長し、しかるのちp型GaAsコ
ンタクト層を再成長して半導体レーザを製造する方法に
おいて、 前記コンタクト層の成長温度を前記ダブルヘテロ接合部
の成長温度よりも低く設定し、且つ該コンタクト層を形
成するための結晶成長炉内に再成長開始前からp型不純
物を流しておき、成長温度まで昇温したのちに該コンタ
クト層を成長形成することを特徴とする半導体レーザの
製造方法。 - (3)前記p型不純物をホスフィンと共に結晶成長炉内
に流して前記コンタクト層の成長温度まで昇温し、該コ
ンタクト層の成長開始直前にホスフィンをアルシンに切
換え、有機金属気相成長法によりp型GaAsコンタク
ト層を成長形成することを特徴とする請求項1又は2記
載の半導体レーザの製造方法。 - (4)前記p型不純物として、亜鉛を用いたことを特徴
とする請求項1、2又は3記載の半導体レーザの製造方
法。 - (5)前記ダブルヘテロ接合部の最上層は、p型InG
aPキャップ層であることを特徴とする請求項1又は2
記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11670488A JP2642403B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 半導体レーザの製造方法 |
DE89301262T DE68909632T2 (de) | 1988-02-09 | 1989-02-09 | Halbleiterlaser-Vorrichtung und deren Herstellungsverfahren. |
US07/307,927 US4922499A (en) | 1988-02-09 | 1989-02-09 | Semiconductor laser device and the manufacturing method thereof |
EP89301262A EP0328393B1 (en) | 1988-02-09 | 1989-02-09 | Semiconductor laser device and the manufacturing method thereof |
US07/486,397 US4987097A (en) | 1988-02-09 | 1990-02-28 | Method of manufacturing a semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11670488A JP2642403B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01286486A true JPH01286486A (ja) | 1989-11-17 |
JP2642403B2 JP2642403B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=14693766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11670488A Expired - Lifetime JP2642403B2 (ja) | 1988-02-09 | 1988-05-13 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2642403B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
JP2005159204A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Sharp Corp | 化合物半導体装置、化合物半導体装置の製造方法、光伝送システム、および、光ディスク装置 |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP11670488A patent/JP2642403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
JP2005159204A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-16 | Sharp Corp | 化合物半導体装置、化合物半導体装置の製造方法、光伝送システム、および、光ディスク装置 |
JP4619647B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2011-01-26 | シャープ株式会社 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2642403B2 (ja) | 1997-08-20 |
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EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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