JPH03766B2 - - Google Patents
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- JPH03766B2 JPH03766B2 JP8043682A JP8043682A JPH03766B2 JP H03766 B2 JPH03766 B2 JP H03766B2 JP 8043682 A JP8043682 A JP 8043682A JP 8043682 A JP8043682 A JP 8043682A JP H03766 B2 JPH03766 B2 JP H03766B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザーなどの半導体装置に
関する。
関する。
段差や溝を表面に形成した基板上に各層を構成
する半導体装置が開発されている。その一つの例
として半導体レーザーを挙げて従来例を述べる。
第１図は溝を付けた基板１上に構成した従来の半
導体レーザーを示す。
する半導体装置が開発されている。その一つの例
として半導体レーザーを挙げて従来例を述べる。
第１図は溝を付けた基板１上に構成した従来の半
導体レーザーを示す。
同図の半導体レーザーにおいて第１クラツド層
のｎ型Ga1-yAlyAs層２は基板１の平坦部上には
薄く形成され、かつ同基板１の溝を平坦に埋める
ように基板１上に成長し、さらにその上に活性層
となるノンドープGa1-xAlxAs層３、第２クラツ
ド層となるＰ型Ga1-y′Aly′As層４、電極形成層
となるｎ型GaAs層５を連続的に順次成長する。
のｎ型Ga1-yAlyAs層２は基板１の平坦部上には
薄く形成され、かつ同基板１の溝を平坦に埋める
ように基板１上に成長し、さらにその上に活性層
となるノンドープGa1-xAlxAs層３、第２クラツ
ド層となるＰ型Ga1-y′Aly′As層４、電極形成層
となるｎ型GaAs層５を連続的に順次成長する。
ここで第１層ｎ型Ga1-yAlyAs層２の厚さは基
板１上の平坦部では活性層であるノンドープ
Ga1-xAlxAs層３内の光が基板１に漏れ出る程度
に薄く、基板１の溝部で同活性層に光が閉じ込め
られるように十分厚くすることが重要である。さ
らに、第１層ｎ型Ga1-yAlyAs層２はその表面が
平坦になるように形成することが活性層であるノ
ンドープGa1-xAlxAs層３の均一な成長に対して
重要である。
板１上の平坦部では活性層であるノンドープ
Ga1-xAlxAs層３内の光が基板１に漏れ出る程度
に薄く、基板１の溝部で同活性層に光が閉じ込め
られるように十分厚くすることが重要である。さ
らに、第１層ｎ型Ga1-yAlyAs層２はその表面が
平坦になるように形成することが活性層であるノ
ンドープGa1-xAlxAs層３の均一な成長に対して
重要である。
前記第１図に示した従来の半導体レーザーは
GaAs基板１の（100）面上に構成されるもので
あり、溝の稜線方向はへき開面（011）に垂直に
なるように選ばれる。
GaAs基板１の（100）面上に構成されるもので
あり、溝の稜線方向はへき開面（011）に垂直に
なるように選ばれる。
しかし、このような半導体レーザーにおいては
GaAs基板１の溝上に成長させるクラツド層であ
るｎ型Ga1-yAlyAs層２は、同溝上、特に溝の中
央部上９において平坦とならず、そのためその上
に成長させる活性層であるノンドープGa1-xAlx
As層３が不均一になり半導体レーザの発振特性
に悪影響をおよぼしていた。
GaAs基板１の溝上に成長させるクラツド層であ
るｎ型Ga1-yAlyAs層２は、同溝上、特に溝の中
央部上９において平坦とならず、そのためその上
に成長させる活性層であるノンドープGa1-xAlx
As層３が不均一になり半導体レーザの発振特性
に悪影響をおよぼしていた。
このように、基板１上のｎ型Ga1-yAlyAs層２
が平坦にならない理由を第２図ａ，ｂをもとにし
て説明する。なお、第２図ａ，ｂは基板１の
（100）面上にｎ型Ga1-yAlyAs層２が成長してゆ
く様子を示している。
が平坦にならない理由を第２図ａ，ｂをもとにし
て説明する。なお、第２図ａ，ｂは基板１の
（100）面上にｎ型Ga1-yAlyAs層２が成長してゆ
く様子を示している。
基板１上にｎ型Ga1-yAlyAs層２を成長させて
ゆくと第２図ａに示すように、溝部の両側端から
成長層により溝が埋まつてゆき、図に示すＲとＬ
の部分が中央部に向かって近づき、最後には第２
図ｂに示すようにＲとＬの部分が重なる。この重
なり部分９は完全平坦面にならない。このためそ
の上に成長する活性層（第１図に示すノンドープ
Ga1-xAlxAs層３の不均一を招き、半導体レーザ
ーの発振特性に悪影響を及ぼす。
ゆくと第２図ａに示すように、溝部の両側端から
成長層により溝が埋まつてゆき、図に示すＲとＬ
の部分が中央部に向かって近づき、最後には第２
図ｂに示すようにＲとＬの部分が重なる。この重
なり部分９は完全平坦面にならない。このためそ
の上に成長する活性層（第１図に示すノンドープ
Ga1-xAlxAs層３の不均一を招き、半導体レーザ
ーの発振特性に悪影響を及ぼす。
さらに、第３図に示すように溝の稜線方向を軸
とした回転による面指数のずれθ1をもつ溝付き基
板上へ、半導体層を成長する場合においては第４
図に示すように溝部上の半導体層の成長が比対称
になる。このため、ＲとＬ部の重なる位置もばら
つき再現性が悪くなる。一方、第３図に示した基
板表面内で溝の稜線方向に垂直な方向を軸とした
回転による面指数のずれθ2をもつた基板において
は溝部の成長速度が抑制され、基板上への第１層
半導体層の成長において基板の平坦部で膜厚を薄
くして、しかも溝を埋めつくすことが困難にな
る。
とした回転による面指数のずれθ1をもつ溝付き基
板上へ、半導体層を成長する場合においては第４
図に示すように溝部上の半導体層の成長が比対称
になる。このため、ＲとＬ部の重なる位置もばら
つき再現性が悪くなる。一方、第３図に示した基
板表面内で溝の稜線方向に垂直な方向を軸とした
回転による面指数のずれθ2をもつた基板において
は溝部の成長速度が抑制され、基板上への第１層
半導体層の成長において基板の平坦部で膜厚を薄
くして、しかも溝を埋めつくすことが困難にな
る。
本発明は前記従来の欠点を除去するものであ
り、段差、溝、またはそれに類するものを表面に
形成した基板上に、前記溝等の上に平坦かつ均一
な結晶層を形成できる半導体装置を提供するもの
である。本発明によれば、例えば第１図に例示し
た半導体レーザーにおいて、ＲとＬが重なる位置
９がが溝の端部にくるようにし、かつ平坦部の膜
厚が活性層内の光が基板に漏れ出る程度に十分薄
くなる構造にできるものである。
り、段差、溝、またはそれに類するものを表面に
形成した基板上に、前記溝等の上に平坦かつ均一
な結晶層を形成できる半導体装置を提供するもの
である。本発明によれば、例えば第１図に例示し
た半導体レーザーにおいて、ＲとＬが重なる位置
９がが溝の端部にくるようにし、かつ平坦部の膜
厚が活性層内の光が基板に漏れ出る程度に十分薄
くなる構造にできるものである。
以下、本発明の半導体装置について説明する。
第３図に示すように、溝の稜線に平行な軸の回り
の回転による面指数のずれをθ1、前記稜線に垂直
な軸の回りの回転による面指数のずれθ2とすると
き｜θ1｜＞｜θ2｜（第５図に｜θ1｜＞｜θ2｜の領
域を示す、なお同図において原点および境界領域
は含まない。）の場合は、第６図に示すように基
板１の溝が埋まり、かつ成長層２のＲとＬの重な
り部９の溝の端部にくるようになり、溝部上方で
は平坦な表面が形成される。これは、例えば半導
体レーザにおいて、基板上のクラツド層の平坦で
ない重なり部を溝の端部に移動させることによ
り、発振に直接関係する溝部上の領域が均一に形
成され、良好な発振が得られることを意味する。
第３図に示すように、溝の稜線に平行な軸の回り
の回転による面指数のずれをθ1、前記稜線に垂直
な軸の回りの回転による面指数のずれθ2とすると
き｜θ1｜＞｜θ2｜（第５図に｜θ1｜＞｜θ2｜の領
域を示す、なお同図において原点および境界領域
は含まない。）の場合は、第６図に示すように基
板１の溝が埋まり、かつ成長層２のＲとＬの重な
り部９の溝の端部にくるようになり、溝部上方で
は平坦な表面が形成される。これは、例えば半導
体レーザにおいて、基板上のクラツド層の平坦で
ない重なり部を溝の端部に移動させることによ
り、発振に直接関係する溝部上の領域が均一に形
成され、良好な発振が得られることを意味する。
また、溝部の両側の基板平坦部上の膜厚を薄く
することができる。
することができる。
以下に、第７図を用いて本発明の実施例におけ
る半導体レーザについて説明する。
る半導体レーザについて説明する。
第７図において｜θ1｜＝6′、｜θ2｜＝０のGaAs
基板11の（100）面上に（011）方向に幅6μｍ深
さ1μｍの溝１９を形成し、その上に液相エピタ
キシヤル法により第１層ｎ型Ga0.6Al0.4Asクラツ
ド層１２、第２層ノンドープGa0.95Al0.05As活性
層１３、第３層Ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層１
４、第４層ｎ型GaAs電極形成層１５を連続的に
成長する。ここで成長開始温度を840℃、溶液の
過飽和度を１℃、冷却速度を0.5℃／分とした。
基板11の（100）面上に（011）方向に幅6μｍ深
さ1μｍの溝１９を形成し、その上に液相エピタ
キシヤル法により第１層ｎ型Ga0.6Al0.4Asクラツ
ド層１２、第２層ノンドープGa0.95Al0.05As活性
層１３、第３層Ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層１
４、第４層ｎ型GaAs電極形成層１５を連続的に
成長する。ここで成長開始温度を840℃、溶液の
過飽和度を１℃、冷却速度を0.5℃／分とした。
形成された第１層ｎ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層
１２の膜厚は平坦部で0.3μｍ、ＲとＬの重なる部
分２０は溝端より1μｍの位置に再現性よく形成
された。第２層ノンドープGa0.95Al0.05As活性層
は0.008μｍ、第３層ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層
１４は1.2μｍ、第４層ｎ型GaAs電極形成層１５
は1μｍである。溝部直上で幅7μｍのストライプ
状に表面から亜鉛を拡散し、第３層ｐ型Ga0.6
Al0.4Asクラツド層１４に達するようにする。次
に表面にｐ側オーミツク電極１７、基板裏面にＮ
側オーミツク電極１８を形成する。さらにへき開
によりキヤビティー端面を作製し、第７図に示す
ようなレーザーチツプとする。
１２の膜厚は平坦部で0.3μｍ、ＲとＬの重なる部
分２０は溝端より1μｍの位置に再現性よく形成
された。第２層ノンドープGa0.95Al0.05As活性層
は0.008μｍ、第３層ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層
１４は1.2μｍ、第４層ｎ型GaAs電極形成層１５
は1μｍである。溝部直上で幅7μｍのストライプ
状に表面から亜鉛を拡散し、第３層ｐ型Ga0.6
Al0.4Asクラツド層１４に達するようにする。次
に表面にｐ側オーミツク電極１７、基板裏面にＮ
側オーミツク電極１８を形成する。さらにへき開
によりキヤビティー端面を作製し、第７図に示す
ようなレーザーチツプとする。
上記半導体レーザーを作製する場合、｜θ1｜＝
6′｜θ2｜＝０の面指数ずれを有する（100）面を
使用することにより、再現性よく所望の成長プロ
ファイルが得られ、良好な発振特性を示すレーザ
ーが得られた。
6′｜θ2｜＝０の面指数ずれを有する（100）面を
使用することにより、再現性よく所望の成長プロ
ファイルが得られ、良好な発振特性を示すレーザ
ーが得られた。
以上説明したように本発明の半導体装置は、表
面に段差、溝およびこれらに類するものが形成さ
れた基板上に、平坦な結晶層が形成されるもので
あり、半導体レーザー装置等に応用することによ
り良好な特性が得られる。
面に段差、溝およびこれらに類するものが形成さ
れた基板上に、平坦な結晶層が形成されるもので
あり、半導体レーザー装置等に応用することによ
り良好な特性が得られる。
第１図は従来の半導体レーザーの断面図、第２
図ａ，ｂは面指数ずれのない基板の溝部上におけ
る結晶層の成長状態を示す図、第３図は基板の面
指数ずれθ1，θ2を示す図、第４図は面指数ずれを
有する基板の溝部上における結晶層の成長状態を
示す図、第５図は本発明の半導体装置における｜
θ1｜と｜θ2｜の範囲を示す図、第６図は本発明の
半導体装置に用いる基板上への結晶成長の状態を
示す図、第７図は本発明の実施例における半導体
装置の断面図である。 １１……ｎ型GaAs基板、１２……ｎ型Ga0.6
Al0.4As、１３……ノンドープGa0.95Al0.05As、１
４……ｐ型Ga0.6Al0.4As、１５……ｎ型GaAs、
１６……亜鉛拡散領域、１７……ｐ側電極用金属
膜、１８……ｎ側電極用金属膜、１９……溝部、
２０……ＬとＲの重なり部、Ｌ……成長層の肩は
り部の左側、Ｒ……成長層の肩はり部の右側。
図ａ，ｂは面指数ずれのない基板の溝部上におけ
る結晶層の成長状態を示す図、第３図は基板の面
指数ずれθ1，θ2を示す図、第４図は面指数ずれを
有する基板の溝部上における結晶層の成長状態を
示す図、第５図は本発明の半導体装置における｜
θ1｜と｜θ2｜の範囲を示す図、第６図は本発明の
半導体装置に用いる基板上への結晶成長の状態を
示す図、第７図は本発明の実施例における半導体
装置の断面図である。 １１……ｎ型GaAs基板、１２……ｎ型Ga0.6
Al0.4As、１３……ノンドープGa0.95Al0.05As、１
４……ｐ型Ga0.6Al0.4As、１５……ｎ型GaAs、
１６……亜鉛拡散領域、１７……ｐ側電極用金属
膜、１８……ｎ側電極用金属膜、１９……溝部、
２０……ＬとＲの重なり部、Ｌ……成長層の肩は
り部の左側、Ｒ……成長層の肩はり部の右側。
Claims (1)
- １ 表面に、段差、溝またはこれらに類するもの
が形成された基板上に結晶層が形成され、前記基
板の表面が（100）、（111）、（110）又はこれと同
等の面指数に対し、前記段差、溝などの稜線に平
行な軸の回りの回転による面指数のずれが前記稜
線に垂直な軸の回りの回転による面指数のずれよ
りも大きいような面指数ずれを有することを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8043682A JPS58197726A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8043682A JPS58197726A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197726A JPS58197726A (ja) | 1983-11-17 |
| JPH03766B2 true JPH03766B2 (ja) | 1991-01-08 |
Family
ID=13718206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8043682A Granted JPS58197726A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197726A (ja) |
-
1982
- 1982-05-12 JP JP8043682A patent/JPS58197726A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58197726A (ja) | 1983-11-17 |
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