JPH03245585A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系の可視光の半導体レーザの
製造方法に関するものである。

従来の技術 ＧａＡｓ基板に格子整合した単結晶ＡｌＧａＩｎＰは・
可視光半導体レーザの材料として重要である。従来、こ
の系は有機金属結晶成長法が主に用いられてきたが、ｎ
型あるいはｎ型の不純物をドーピングしないで成長した
場合、通常は成長室内の残留シリコンが取り込まれて、
ｎ型またｔＩｉｎ型の導電性を示し、半導体レーザ装置
において有効な電流ブロック層として使える程度の高抵
抗層を成長させるのは困難である。従って電流ブロック
層としてｐｎｐｎ　　サイリスタ構造を採用することが
多い。

発明が解決しようとする課題 しかし上述の構造のレーザ素子を作製するには、レーザ
の活性層等の成長層とブロック層とを別々の結晶成長方
法で作成する必要があシ、少なくとも２回の結晶成長工
程が必要である。従って、工程が複雑になり、歩留りが
低下したり、結晶再成長界面での結晶性が悪くなシ易い
等の課題があった０ 本発明の目的は、特別な工夫を必要とせずに簡単に、高
抵抗ＡＩＱａＩｎＰ結晶を得て、電流ブロック層として
用いることによシ、結晶成長工程が１種類の方法で済む
製造工程の簡単な構造の可視光の半導体レーザの製造方
法を提供するものである。

課題を解決するだめの手段 本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系のガスソースＭＢＥ成長法
による結晶成長で、■族原料のセル温度によって決まる
最大の導電性を示すフォスフインの流量に対して、フォ
スフインの流量を、故意に多く、あるいは少なくするこ
とにより、電流ブロック層を成長する。

作　　　　用 ■族のみをガスソース化して半導体基板上に供給するガ
スソースＭＢＥ成長法では、アルシン（ＡｓＨ３）やフ
ォスフイン（ＰＨ３）などの水素化合物を原料として用
いる。これらのガス原料には、不純物として酸素、シラ
ン（ＳｉＨ３）等が数ｐｐｍ含まれている。ＧａＡｓで
は、酸素は成長中に結晶に取り込まれると禁制帯中に深
い準位を作ることがわかっている。いっぽう、シランが
分解されてできるＳｉはＰ型、Ｎ型どちらにもなり得る
両性の不純物であるが６００℃以上の通常の成長温度で
あれば浅いドナー準位を形成しＮ型不純物として働く。

また、成長中に結晶に取り込まれる不純物として成長室
内に残留している炭素がある。

本発明者らの検討の結果、ＡｌＧａＩｎＰ結晶をガスソ
ースＭＢＥ法で成長した場合に、フォスフイン流量を最
大の導電性を示す流量より多く、あるいは少くするとこ
れらの不純物は浅い準位を作らず、深い準位を作ること
が高抵抗化の一原因であると考えられる。

実施例 以下、第１図を用いて本発明の一実施例について説明す
る。まず、本発明の実施例に用いたガスソースＭＢＥ装
置の構成概略図を第３図に示す。本装置は、液体窒素シ
ーラウド３０１を備えたステンレス製の真空容器３０２
、真空排気のだめのポンプ系イオンポンプ３０３、油拡
散ポンプ３０４、固体ソース用分子線源セル３０５、ガ
スソース用クラッキングセル３０６、ガスソース供給系
３０７、セル加熱用電源３０８等から構成されている。

なお、分子線源セル３０５ハソれぞれＧａ１１　ｎ　、
　Ｇａ　１Ａｓ　単独の分子源セルを有している。ガス
ソースを用いて結晶成長する場合には、イオンポンプ３
０３は用いないで油拡散ポンプ３０４のみで排気する。

各セルから分子線が照射される位置にＧａ　Ａ　ｓ基板
３０９が配置され、加熱用ヒータ３１０によって成長時
の基板温度が制御される。基板とセルの間には分子線を
遮断するだめのシャッター３１１がある。

上述のガスソースＭＢＥ装置を用いて、面方位が１００
の半絶縁性のＧａ　Ａｓ基板上に、Ｂｅを３．０×Ｉ　
Ｑ１９ａ　１ｍ７ｃｍ”をドーピングしたｐ型ＡＩＩｎ
Ｐのホール濃度と活性化エネルギーの値の、フォスフイ
ン流量依存性を第２図に示す。最大ホール濃度を示すフ
ォスフイン流量から流量を多くあるいは少なくすると、
ホール濃度の減少とともに、活性化エネルギーが大きく
なシ、浅い準位から深い準位へと移行していくことがわ
かる。又、フォスフイン流量を変えずにＨｚ　ガスを加
えた場合にもフォスフイン流量を変化させた場合と同様
となる。これは特にフォスフイン流量を少なくした時に
顕著である。アンドープのＡＩ　ＩｎＰに対しても、同
様のフォスフイン流量依存性があり、フォスフイン流量
を変化させることにより、容易に高抵抗ＡＩ　ＩｎＰ層
が得られることがわかった。

上述の高抵抗ＡＩＩｎＰ結晶を電流ブロック層として用
いた可視光半導体レーザの実施例を第１図に示す。面方
位１００のｎ型ＧａＡｓ基板（キャリア濃度：　２Ｘ１
０　ｃｍ　　）１０１上にｎ−ＧａＡｓバッファー層１
０２、ｎ　−Ａｌ　ｏ、５ｌｎｏ、ｓ　Ｐクラッド層１
０３、アンドープＧａ　ｏ、ｓ　Ｉ　ｎ　ｏ、ｓ　Ｐ活
性層１０４、ｐ　−ＡＩｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐクラッド層
１０５、ｐ−Ｇａｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰコン９クト層１０
６の各層を実施例で述べたガスソースＭＢＥ法によって
、それぞれに必要なソースのセルシャッターの開閉によ
シｊ腕次成長させた。ＧａＡｓバッファー層のみはガス
ソースを用いない通常のＭＢＢ法で成長させた。ｎ型ド
ーパントとしてはＳｉ、ｐ型ドーパントととしてｆｊ　
Ｂｅを用いた。各層の成長膜厚は、それぞれ０．２　μ
ｍ　、　１．　Ｏｔｔｍ、　０．０８μｍ、０８μｍ　
、　０．２μｍとし、ｎ型層、およびｐ型層（’）　キ
ヤ！Ｊ　７　濃度１ｄ’ｃＦＬソｔ’Ｌ、１ｘ１０１８
ｃ１１′、３　Ｘ　ｌ　０１８傭４とした。

４ 以上の各層を、フォスフイン流量３５ＣＣｍで成長しア
ンドープの高抵抗Ａｌ　ｏ、ｓ　Ｉｎｏ、ｓ　Ｐ層１０
７ヲ、フォスフイン流量Ｑ、７５５ＣＣｍで０．５μｍ
成長させた。

ＭＢＥ成長後、ウェハーを取り出し、通常のフォトリソ
グラフィーにより電極ストライブ部の高抵抗Ａｌｏ、５
Ｉｎｏ、ｓＰ層１０７を塩酸系エツチング液を用い選択
エツチングして除去した。ストライブ幅は約７μｍであ
るｏｐ［極にはＡｕ／Ｚｎ１０８、ｎ電極にはＡｕ／Ｇ
ｅ１０９を用イタ。

以上のようにして、成長工程が１回ですみ、かつ簡単な
フォｔｌソグラフィー工程のみによって、電流狭窄型の
可視光半導体レーザが得られた。

発明の効果 本発明では、フォスフインの流量を、通常のフォスフイ
ンの流量よシも多く、あるいは少なくするだけで、高抵
抗ＡＩＩｎＰ層が得られる。さらに、この高抵抗層を電
流ブロック層として用いた可視光半導体レーザは、作製
工程が簡単なため歩留りがよく、従って廉価に作製でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はフォスフイン流量０，７５ＳＣＣｍ　で成長し
た高抵抗Ａｌ　ｏ、ｓ　Ｉ　ｎ　ｏ、ｓ　Ｐを電流ブロ
ック層として用いた本発明の一実施例における半導体レ
ーザの構造図、第２図はガスソース供給系法によって（
Ｚｏｏ）Ｇａ　Ａｓ基板上に成長したＢｅ　ドープのＡ
ＩＩｎＰ結晶のホール濃度と活性化エネルギーのフォス
フイン流量依存性を示す図、第３図は本発明に用いるガ
スソース供給系置の概略図である。 １０１−　ｎ　−Ｇａ　Ａｓ基板、ｔｏｚ−ｎ　　Ｇａ
Ａｓバッフ７−層、１０３・・ｎ　−ＡＩ　ＩｎＰクラ
ッド層、１０４・・・アンドープＧａＩｎＰ活性層、１
０５−ｐ−ＡＩＩｎＰクラッド層、１０６−ｐ　−Ｇａ
ＩｎＰ　−ｙ　ｙ　９　クト層、１０７・・高抵抗ＡＩ
ＩｎＰ層、１０８・−Ａｕ　／　Ｚｎ電極、１０９・・
・Ａｕ　／　Ｇｅ電極、３０１・・・液体窒素シュラウ
ド、３０２真空容器、３０３・・・イオンポンプ、３０
４・・・油拡散ポンプ、３０５・・・固体ソース用分子
線源セル、３０６・・・ガスソース用クラッキングセル
、３０７・・・ガスソース供給系、３０８・・・セル加
熱用電源、３０９・・・ＧａＡｓ　基板、３１０・・・
基板加熱用ヒータ、３１１・・・シャッター０ 第 図 第 図 ３４５６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空装置内に配置した半導体基板上に薄膜材料のうちＶ
   族のみをガスソース化して供給するガスソース分子線エ
   ピタキシャル成長法を用い、III族原料をアルミニウム
   、ガリウムとインジウム、Ｖ族原料をフォスフィンとし
   たＡｌＧａＩｎＰの結晶成長に対し、III族原料のセル
   温度によって決まる最大の導電性を示すフォスフィンの
   流量に対して、フォスフィンの流量を故意に多く、ある
   いは少くすることにより、電流ブロック層を成長するこ
   とを特徴とした半導体レーザの製造方法。