JPH025589A

JPH025589A - 半導体レーザの製造方法

Info

Publication number: JPH025589A
Application number: JP15730588A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Kuroda; 尚孝黒田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1990-01-10

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分前）本発明は埋め込みヘテロ構造半導体レーザの製造方法、
詳しくは埋め込み層の成長力法に関する。

（従来の技術）゛上流ブロック層に半絶縁性士、導体層を用いた埋め込
み型を導体レーザは、低閾値電流及び優れた高周波特性
か簡単な構造でｊｌｌられるものと１７でｌ１目されて
いる。このような半導（本レーザの製造方法のうち埋め
込み層の成長方法きし、では、例えば、埋め込み層の平
坦性に優れたハイドライド気相成長法によるものか第１
９回ソリノドスチイトデバイスアンドマテリアル−くの
イクステンディノドアブストラクトの中で報告されてい
る。、（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　　Ａｂｓｔ、ｒａｅｔ　　
ｏｆ　　ｔｂｅ　　１９ｔｈ　　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ　　５ｏｌｉｄ　　５ｔａｔｅ　　Ｄｅｖｉｃｅｓ
　　ａｎｄ　　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ。

Ｔｏｋｙｏ、　　＋９８７．ｐｐａ５−９ｓ　　）　　
。

この従来例では、ダブルヘテロ接合構造形成後、ＳｉＯ
□をマスクとして、化学エツチングによりダブルチャン
ネルを形成し、その後上記ＳｉＯ２マスクを用いてＦｅ
ドープＩｎＰを選択成長させている。この時埋め込み成
長条件は基本的に平坦な（１００）基板上のものと同一
であった。

（発明か解決しようとする問題点）上記高抵抗層は平坦な（１００）基板上の成長において
は、未捕獲トラップ１度３×１０１５ＣＩ１１−３で１
０８Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有しており半導体レーザの
７ｉｉ流ブロブロックしては充分である。しかしながら
、実際にメサ構造の電流ブロック層として深い準位を形
成する遷移金属不純物を含む高抵抗層を埋め込むと、漏
れ電流が電流ブロック層中を流れてしまい、発振閾値電
流が増大し、外部微分量子効率か減少するという問題が
生じていた。

（発明の目的）本発明の目的は、上記の様な欠点を除去せしめて、埋め
込み層全体にわたって漏れ電流のない優れた電流ブロッ
ク層を形成することの出来る、埋め込みヘテロ構造半導
体レーザの製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料からな
り、面方位が（１００）或いは（１００）近傍である基
板上に活性領域を含むダブルヘテロ接合構造を、前記活
性領域の屈折率より小さな屈折率を有しかつ該活性領域
の禁制帯幅より大きな禁制帯幅を有した、深い準位を形
成する遷移金属不純物を含む■−■化合物半導体埋め込
み層で挾んだ埋め込みヘテロ構造半導体レーザの製造方
法に於いて、活性層を含むメサ側面（１１１）　Ａ面上
への成長を、（１１１）８面を斜面とするメサが形成さ
れるまで平坦な（１００）基板上の成長層の未捕獲トラ
ップ濃度が３　Ｘ　１０　”ｃｍ−’以上となるような
成長速度と同等の成長速度で成長を行う第一の工程と、
続いて（１００）基板上の成長層の未捕獲トラップ１度
が３　Ｘ　１０　”ｃｍ−”以上上なる成長条件で、平
坦化するまで埋め込み成長を行う第二の工程とを備え、
第一と第二の工程はハライド気相成長であることを特徴
とする半導体レーザの製造方法が得られる。

（作用）埋め込み型半導体レーザは、活性層を含むメサ構造の側
壁か（Ｌ　１１）　Ａ面となっておりそのメサが高抵抗
層で埋め込まれた構造となっている。

この構造に於て、本発明者らが漏れ電流の発生する機構
を調べたところ、上記深い準位を形成する遷移金属不純
物を含む高抵抗層のうち、（１１１）　Ａ面の側壁界面
近傍の高抵抗層の不純物’ｔＱ度が減少して抵抗率が局
所的に低下すること、そしてこれか上記漏れ電流の原因
であることが分かった。

また、本発明者らの実験によりこの様な抵抗率の局所的
な低下の原因として、以下の様なことが明らかになった
。

即ち、大部分が（１００）而であるところに一部分（１
１１）　Ａ面のような他の面方位が存在すると、その（
１１１）　Ａ面の成長速度が大幅に増大する。

また、深い準位を形成する遷移金属不純物１度は成長速
度に依存し、この様な成長速度の速い面方位で成長を行
うと深い準位を形成する遷移金属不純物７コ度が減少し
て抵抗率が低下してしまう。

これらの結果、（１１１）　Ａ面を側面とするメサ構造
の埋め込み成長を行うと、埋め込み成長初期段階におい
ては（１００）面上の成長と（１１１）Ａ面上の成長が
同時に起こる為（１１１）　Ａ面上の成長層は、成長速
度が（１００）面上の成長層に（らべて大きくなり、深
い準位を形成する遷移金属不純物のドーピング濃度がメ
サ脇部分で局所的に減少して、ｎ型低抵抗層が形成され
てしまうことになる。

そこで、この（ｉ　１．　ｉ　、）　Ａ面上への１戊長
か牛しる埋め込み成長初期に材料ガスの輸送量を減らず
ことにより、（１１１）Ａ面子の成長速度を通常の平坦
な（１００）Ｍ板１−への成長において３×１０１５　
ｃ　ｍ−’以上の未捕獲トラ、プ濃度が得られる時の成
長速度表同程度まで抑制する。この様にすれば、（１１
１）Ａ面上への成長層においても（１００）面子の成長
層と同じ１０８Ω−ｃｍ程度の高い抵抗率が得られる。

この様な成長条件では（１００）面上の成長速度は極め
て遅く（１００）面上には殆ど成長しない。また、未捕
獲トラップ濃度を３　Ｘ　１０１′ｃｌＩ＋−”以上に
設定するのは、計算機ンミュレーンヨンによりその条件
で本発明の埋め込みレーザの漏れ電流か全電流の１０％
以ドになることか明らかになっているからである１、その後（１１１）　Ａ面上の１う’、　ｋ：：か終イつ
り（１１１）Ｂ而か形成みれると、（１００）面上への
成長か支配的にｌｉる。この後は材料ガスの輸送量を増
や１．て成長速度を増大させ木抽）【シトラップ濃度≧
３　Ｘ　１０　ｌ′ｃｍ−”を４１ζ足する成長条件で
平坦化するまで埋め込みを行う。この様に二段階の成長
を行うことにより、第二段階目の速い成長により全工程
に認する時間か短縮でき、その結果活性層への不純物の
拡散や熱による劣化を防止出来る。

このような効果はハイドライド気相成長力法（ＶＰＥ）
やクロライドＶＰＥのような成長速度に大きな面方位依
存性をＨするハライド気ｒ［ｌ成長方法に於いて得られ
る。

以上のことから、本発明によれば、メサ脇の低抵抗層の
ない優れた電流ブ０７り層か製作出来る。

（実施例）以干、図面を用いて、本発明の詳細な説明する。

第一図は本発明に関わる製造方法の−・実施例を説明す
る゛Ｖ〕導体１ノーザの上程説明図である。先す、（１
００）面を打するｎ　型Ｉ　ｒｘ　Ｐ基板１０のＬｉ、
ｍ　９’　−ｊ　ルヘテロ接合構造をエピクキンヤル成
長した９、本実施例では、［１型ＩｎＰクラッド層１１
、ＩｎＰに格子整合する発光波長１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ　Ｊ　Ｍ−層１２、ｐ”ａＩｎＰクラッド層１：
３を順次、気相エピタキシャル成長した（第一図（１）
）。

次に、フォトリソグラフィーと化学エツチングにより、
＜ｏｔｉ＞と平行な方向にスト・ライブ状のＳｉｎ、、
マスク１４を形成し、史に、化学工、千ングにより逆メ
サ構造を形成１．た（第一図（２））。

この様にして作製したメサ構造を、Ｆｅドープ■口Ｐに
より埋め込んた。先ず第一の工程とし？Ｔ、（１１１）
Ａ面ノ５１−への成長か支配的な成長初回に６いては、
材料ガスの輸送量を減らすことによりｃｔ　１１）Ａ面
１・、への成長速度を平坦な（１００）基板［−への成
長において未捕獲トラ。

ブ濃度３　Ｘ　１０　ｌ′ｃｌＩ！−”、抵抗率１０８
Ω＠ｅｍか得られる時の成長速度み同程度圭で抑制御、
、（１１１）Ａ而［−への成長層１６を（１１１，）Ｂ
面１７を斜面とするメサが形成されるまて成長１７た（
第一図（３））。この時の成長速度はメサ脇の（１１１
）へ面上に於いて約０．０５　ｌ１ｍ／ｍ　ｉ　ｒｉで
ある。次に第二の１程として、（１００）面上への成長
か支配的になった段階て材料ガスの輸送（門ｌを平坦な
（１００）基板上への成長層か高抵抗化する条件に設定
する。成長速度は（１００）面トに於いて約０．０５μ
ｍ１ｍ１ｎである。この条件で第二の成長層１８を形成
１．　、’ｌ’−坦になる才で埋め込みを行った。（第
一図（４））。

上記埋め込み成長には、ハイドライドＶＰＥを用いた。

また、成長条件１入筆−のＩ−稈では成＆　７ｍ度６０
０°（、ＨＣＩ　（Ｉｒｉ）：Ｑ、５２ｓｃＣｒｒｌ　
ＨＣＩ　（Ｆｅ）：Ｏ０１２ｓｅｃｍ、ＰＩ（３：０．
３ｓｅｃｍを用い、第二の１稈ては１成長層度６００°
Ｃ，ＨＣＩ　（Ｉｎ）：５．２！ＥＣＣ１１Ｌｓ　Ｈ（
，１（Ｆｅ）：　１−２ｓｃｃｒｎｓ　ＰＨＩ　：３・
Ｏｓｃｅｍを用いた。

この様にして作製した゛ｆ′導体１〜−ザの電流ブロッ
ク層は均一に未捕獲トラップ／：ＪＩ！１３Ｘ１０口ｃ
ｍ３、抵抗率１０８Ω＠ＣＢを満足Ｉ７、その結宋発振
閾値電流１５　ｍ　Ａ　１外部微分量子効率２０％が達
成出来た。

上記実施例では、ｎ型ＩｎＰを基板に用いたがｐ型Ｉｎ
Ｐを用いて、その他の各部分の導電型をすべて反対の導
電型にしても本発明は実現できる。

上記実施例では活性層として発光波長１．３μｍのＩｎ
ＧａＡｓＰを用いたが発光波長１．５μｍのＩｎＧａＡ
ｓＰを用いても良い。

上記実施例では、深い準位を形成する遷移金属不純物と
して鉄を用いたが、コバルト、クロム、マンガン、チタ
ン、バナジウムを用いても良い。

埋め込み材料としても、ＩｎＰに限らずＩｎＰ基板に格
子整合したＩｎＧａＡｓＰでも良い。

上記実施例では結晶成長法としてハイドライドＶＰＥを
用いたか、クロライドＶＰＥ等の他のハライド気相成長
方法のように成長速度に面方位依存性を示すものであれ
ば発明の効果は得られる。

（発明の効果）本発明による半導体レーザの製造方法はメサ脇の埋め込
み成長の際、（１１１）Ａ面上の成長層の成長速度を平
坦な（１００）基板上のＦｅドープＩｎＰが高抵抗化す
るのと同程度の成長速度に設定している為、埋め込み層
全体に渡って３×ｌ　Ｑ　Ｉ　！Ｉ　ｃ　ｍ−３以上の
未捕獲トラップ濃度、１０８Ω・ｃｍの抵抗率を有する
電流ブｏ　、７り層が形成できる。この為低い発振閾値
電流、高い外部微分量子効率を有する埋め込みヘテロ構
造半導体レーザが得られる。

【図面の簡単な説明】

第一図は本発明の一実施例を説明する半導体レーザの工
程説明図である。１０・・・導電型半導体基板、１１・・・ｎ型クラッド
層、１２・・・活性層、１３・・・ｐ型クラッド層、１
４・・・５ｉ０２マスク、１５・・・（１１１）　Ａ而
、１６・・・（１１１）　Ａ面上への成長層、１７・・
・（１１１）　Ｂ而、−１８・・・（１００）面上への
成長層。

Claims

【特許請求の範囲】

III−Ｖ族化合物半導体材料からなり、面方位が（１０
０）或いは（１００）近傍である基板上に活性領域を含
むダブルヘテロ接合構造を、前記活性領域の屈折率より
小さな屈折率を有しかつ該活性領域の禁制帯幅より大き
な禁制帯幅を有した、深い準位を形成する遷移金属不純
物を含むIII−Ｖ族化合物半導体埋め込み層で挾んだ埋
め込みヘテロ構造半導体レーザの製造方法に於いて、活
性層を含むメサ側面の（１１１）Ａ面上への成長を（１
１１）Ｂ面を斜面とするメサが形成されるまでは平坦な
（１００）基板上の成長層の未捕獲トラップ濃度が３×
１０＾１＾５ｃｍ＾−＾３以上となるような成長速度と
同等の成長速度で成長を行う第一の工程と、続いて（１
００）基板上の成長層の未捕獲トラップ濃度が３×１０
＾１＾５ｃｍ＾−＾３以上となる成長条件で平坦化する
まで埋め込み成長を行う第二の工程とを備え、第一と第
二の工程はハライド気相成長であることを特徴とする半
導体レーザの製造方法。