JPH04130687A - 半導体装置の製造方法及び半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法及び半導体レーザ装置の製造方法Info
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- JPH04130687A JPH04130687A JP2249948A JP24994890A JPH04130687A JP H04130687 A JPH04130687 A JP H04130687A JP 2249948 A JP2249948 A JP 2249948A JP 24994890 A JP24994890 A JP 24994890A JP H04130687 A JPH04130687 A JP H04130687A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
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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〕
（産業上の利用分野）
本発明は、光情報処理や光計測などの光源として用いら
れる半導体レーザ、および薄膜多層構造を有する電子デ
バイスおよび光半導体装置などの各種半導体装置に係わ
り、特にＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いた半導体レーザの
製造方法に関する。
れる半導体レーザ、および薄膜多層構造を有する電子デ
バイスおよび光半導体装置などの各種半導体装置に係わ
り、特にＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いた半導体レーザの
製造方法に関する。
（従来の技術）
近年、０．６４帯に発振波長を持つＩｎＧａＡｌＰ系材
料を用いた赤色半導体レーザが製品化され、高密度光デ
ィスク装置、レーザビームプリンタ用光源。
料を用いた赤色半導体レーザが製品化され、高密度光デ
ィスク装置、レーザビームプリンタ用光源。
バーコードリーダ及び光計測等の光源として期待されて
いる。現在では、光情報処理速度の高速化および光記録
密度の高密度化という点で、この系の半導体レーザには
高出力化および短波長化が求められている。この場合、
井戸層を障壁層で挟んだ量子井戸構造を活性層に用いて
、その量子効果を利用して利得スペクトルの幅を狭くす
ることにより、利得を増加させることが有効である。
いる。現在では、光情報処理速度の高速化および光記録
密度の高密度化という点で、この系の半導体レーザには
高出力化および短波長化が求められている。この場合、
井戸層を障壁層で挟んだ量子井戸構造を活性層に用いて
、その量子効果を利用して利得スペクトルの幅を狭くす
ることにより、利得を増加させることが有効である。
従来では、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により第
５図に示したｎ −ＧａＡｓ （１００）基板上にダブ
ルヘテロ構造を形成したＩｎＧａ１Ｐ系のＳＢＲ（ｓｅ
ＱｅｃｔｉｖｅＱｙｂｕｒｉｅｄ ｒｉｄｇｅ ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅ）レーザが用いられていた。しかし、特に
ＭＯＣＶＤで通常の成長温度７３０℃で成長したＩｎＧ
ａＡｆｆｉＰ系のＳＢＲ半導体レーザの場合には、上記
のヘテロ界面の凹凸による影響のほかに、部分的に秩序
構造が形成されているために組成の均−制が劣るため、
活性層のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルの半
値幅が大きくなる。その結果、利得スペクトルの幅が増
し最大利得が小さくな′るという問題が生じた。また、
半導体レーザの高出力化や短波長化をはかる場合には、
井戸層を障壁層で挟んだ量子井戸構造を活性層に用いて
、その量子効果を利用することにより利得を増加させる
量子井戸レーザとする必要があった。特に、この場合、
ダブルヘテロ構造半導体レーザに比べてさらに薄膜多層
構造を（１００）基板上に形成する必要があるため、量
子井戸の量子効果に対するヘテロ界面の凹凸の影響が大
きくなる。この結果、量子準位にばらつきを生じて、利
得スペクトルの幅が広がり利得の低下を招くため、量子
井戸を活性層に用いることによる有効性を十分に発揮す
ることができなかった。 ＩｎＧａＡｌ１１Ｐ系の量
子井戸レーザの場合には、井戸層において前述の組成の
不均一性が生じるために、さらに量子準位のばらつきを
生じて利得の低下を大きく招いた。
５図に示したｎ −ＧａＡｓ （１００）基板上にダブ
ルヘテロ構造を形成したＩｎＧａ１Ｐ系のＳＢＲ（ｓｅ
ＱｅｃｔｉｖｅＱｙｂｕｒｉｅｄ ｒｉｄｇｅ ｗａｖ
ｅｇｕｉｄｅ）レーザが用いられていた。しかし、特に
ＭＯＣＶＤで通常の成長温度７３０℃で成長したＩｎＧ
ａＡｆｆｉＰ系のＳＢＲ半導体レーザの場合には、上記
のヘテロ界面の凹凸による影響のほかに、部分的に秩序
構造が形成されているために組成の均−制が劣るため、
活性層のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルの半
値幅が大きくなる。その結果、利得スペクトルの幅が増
し最大利得が小さくな′るという問題が生じた。また、
半導体レーザの高出力化や短波長化をはかる場合には、
井戸層を障壁層で挟んだ量子井戸構造を活性層に用いて
、その量子効果を利用することにより利得を増加させる
量子井戸レーザとする必要があった。特に、この場合、
ダブルヘテロ構造半導体レーザに比べてさらに薄膜多層
構造を（１００）基板上に形成する必要があるため、量
子井戸の量子効果に対するヘテロ界面の凹凸の影響が大
きくなる。この結果、量子準位にばらつきを生じて、利
得スペクトルの幅が広がり利得の低下を招くため、量子
井戸を活性層に用いることによる有効性を十分に発揮す
ることができなかった。 ＩｎＧａＡｌ１１Ｐ系の量
子井戸レーザの場合には、井戸層において前述の組成の
不均一性が生じるために、さらに量子準位のばらつきを
生じて利得の低下を大きく招いた。
（発明が解決しようとする課題）
コノ様ニ、 （１００） ＧａＡｓ基板上ニＭＯＣＶＤ
Ｌ：、よりＩｎＧａ１Ｐ系のＳＢＲレーザおよび量子井
戸レーザを製造する従来の方法では、活性層および井戸
層の組成の不均一性およびヘテロ界面の凹凸による影響
が大きかった。 ＳＢＲレーザでは、活性層の組成の
不均一性により利得スペクトルの幅が広がり、最大利得
が小さくなるといった問題を生じて発振しきい値電流が
増加して１発振特性があまり良くなかった。量子井戸レ
ーザにおいては、井戸層の組成の不均一性および井戸層
と障壁層との間のヘテロ界面の凹凸により、量子準位の
ばらつきが大きくなり、利得スペクトルの幅が広がり最
大利得が大きく減少するという問題があった。これは、
薄膜構造であるために特にヘテロ界面の凹凸の影響によ
る効果が非常に大きかったためであり、これにより、量
子効果を利用した高利得化および低しきい値化の効果が
量子井戸レーザにおいて余り有効に発揮されなかった。
Ｌ：、よりＩｎＧａ１Ｐ系のＳＢＲレーザおよび量子井
戸レーザを製造する従来の方法では、活性層および井戸
層の組成の不均一性およびヘテロ界面の凹凸による影響
が大きかった。 ＳＢＲレーザでは、活性層の組成の
不均一性により利得スペクトルの幅が広がり、最大利得
が小さくなるといった問題を生じて発振しきい値電流が
増加して１発振特性があまり良くなかった。量子井戸レ
ーザにおいては、井戸層の組成の不均一性および井戸層
と障壁層との間のヘテロ界面の凹凸により、量子準位の
ばらつきが大きくなり、利得スペクトルの幅が広がり最
大利得が大きく減少するという問題があった。これは、
薄膜構造であるために特にヘテロ界面の凹凸の影響によ
る効果が非常に大きかったためであり、これにより、量
子効果を利用した高利得化および低しきい値化の効果が
量子井戸レーザにおいて余り有効に発揮されなかった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、ヘテロ界
面の凹凸の程度を減少させ良好な薄膜多層構造を有する
半導体装置を提供するところにある。特に、量子井戸構
造を有する半導体レーザにおいて、ヘテロ界面の凹凸お
よび活性層の組成の不均一性による量子準位のばらつき
を抑制して。
面の凹凸の程度を減少させ良好な薄膜多層構造を有する
半導体装置を提供するところにある。特に、量子井戸構
造を有する半導体レーザにおいて、ヘテロ界面の凹凸お
よび活性層の組成の不均一性による量子準位のばらつき
を抑制して。
利得スペクトルの幅の増大を押さえることにより最大利
得の低下を押さえて、量子効果を十分に発揮して高い利
得を有する半導体レーザの提供を可能にすることにある
。
得の低下を押さえて、量子効果を十分に発揮して高い利
得を有する半導体レーザの提供を可能にすることにある
。
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、 （１００）面を持つ化合物半導体
基板を用いるのではなくて、（１００）面から（０１１
）方向に１０゜〜４０“の範囲内に傾いた化合物半導体
基板を用いることにより、平坦性の高いヘテロ界面を有
し、構成材料の組成の均一性の高い半導体レーザ装置を
製造することにある。
基板を用いるのではなくて、（１００）面から（０１１
）方向に１０゜〜４０“の範囲内に傾いた化合物半導体
基板を用いることにより、平坦性の高いヘテロ界面を有
し、構成材料の組成の均一性の高い半導体レーザ装置を
製造することにある。
すなわち本発明は、ＩｎＧａＡ（！Ｐ系の半導体レーザ
を製造する方法において、（１００）面から（０１１）
方向にｌＯ゜〜４０°の範囲内に傾いた化合物半導体基
板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系からなる第一のクラッド層、
活性層、第二のクラッド層を順次形成したダブルヘテロ
構造、あるいは、第一のクラッド層、第一の光ガイド層
、単一もしくは多重量子井戸、第二の光ガイド層、第二
のクラッド層を順次形成した量子井戸構造をそれぞれ形
成することにより、平坦性の優れたヘテロ界面を有し構
成材料の組成の均一性が優れた半導体レーザ装置を製造
する方法である。
を製造する方法において、（１００）面から（０１１）
方向にｌＯ゜〜４０°の範囲内に傾いた化合物半導体基
板上に、ＩｎＧａＡｌＰ系からなる第一のクラッド層、
活性層、第二のクラッド層を順次形成したダブルヘテロ
構造、あるいは、第一のクラッド層、第一の光ガイド層
、単一もしくは多重量子井戸、第二の光ガイド層、第二
のクラッド層を順次形成した量子井戸構造をそれぞれ形
成することにより、平坦性の優れたヘテロ界面を有し構
成材料の組成の均一性が優れた半導体レーザ装置を製造
する方法である。
（作 用）
本発明においては、 （１００）面から（Ｏｌ１）方向
、〔０信ｙ向１、（０１１）方向及び（ＯＩＴ）方向の
うちの一方向にｌＯ゜〜４０°の範囲内に傾いた化合物
半導体基板上にダブルヘテロ構造や量子井戸構造を形成
する。
、〔０信ｙ向１、（０１１）方向及び（ＯＩＴ）方向の
うちの一方向にｌＯ゜〜４０°の範囲内に傾いた化合物
半導体基板上にダブルヘテロ構造や量子井戸構造を形成
する。
この様な傾いた基板上には、第２図に示したようなステ
ップが形成されている。このステップ幅が、供給された
原子の基板上を動きまわる範囲と同程度になると、基板
上に供給された原子はこのステップ上をまんべんなく動
き回れる。この結果。
ップが形成されている。このステップ幅が、供給された
原子の基板上を動きまわる範囲と同程度になると、基板
上に供給された原子はこのステップ上をまんべんなく動
き回れる。この結果。
原子はステップの段差部に吸着するような２次元成長が
進み、表面のステップが保たれたステップフロー成長と
なるため、ヘテロ界面の平坦性は良好となる。しかし、
ステップ幅が原子の基板上を動き回れる距離に比べて大
きい場合には、原子は一つのステップ上を動いているう
ちに、そのステップ上で３次元核成長を起こすためにそ
の表面は凹凸が激しくなる。 （１００）基板では、
ちょうどこのステップ幅が無限大に当たるために非常に
表面が荒れやすい、また、ステップ幅が原子の基板上を
動き回れる範囲に比べてあまり小さすぎると、基板表面
上の段差の数が多すぎるために逆に３次元核成長が促進
されてしまうので表面が荒れてしまう、したがって、こ
の様な傾斜基板上にヘテロ界面を形成した場合には、あ
る範囲の基板傾斜角に対して平坦性の高いヘテロ界面が
形成できる。
進み、表面のステップが保たれたステップフロー成長と
なるため、ヘテロ界面の平坦性は良好となる。しかし、
ステップ幅が原子の基板上を動き回れる距離に比べて大
きい場合には、原子は一つのステップ上を動いているう
ちに、そのステップ上で３次元核成長を起こすためにそ
の表面は凹凸が激しくなる。 （１００）基板では、
ちょうどこのステップ幅が無限大に当たるために非常に
表面が荒れやすい、また、ステップ幅が原子の基板上を
動き回れる範囲に比べてあまり小さすぎると、基板表面
上の段差の数が多すぎるために逆に３次元核成長が促進
されてしまうので表面が荒れてしまう、したがって、こ
の様な傾斜基板上にヘテロ界面を形成した場合には、あ
る範囲の基板傾斜角に対して平坦性の高いヘテロ界面が
形成できる。
井戸層をＩｎ、、、Ｇａｓ、、Ｐ、障壁層をＩｎ、 −
％ （Ｇａ１１ ＋ ３＾Ｑａ 、 ７）。、、Ｐとし
た単一量子井戸構造を（１００）面から（０１１）方向
等に傾斜した基板上に形成したときの、各井戸幅の量子
井戸におけるフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトル
の半値幅の基板傾斜角依存性を第３図に示す。ここから
れかるように、基板傾斜角が１０＠〜４０°の範囲で、
ＰＬスペクトルの半値幅が小さくでき、井戸幅を小さく
することによるＰＬ半値幅の増大を抑制できるのがわか
る。これは、量子井戸を形成しているヘテロ界面の平坦
性がこの傾斜角領域で良好であるために、量子井戸の量
子準位のばらつきが抑制されるためであることを意味す
る。さらに、井戸層のＩｎ６ ＊ Ｓ Ｇａ１１ ｈ
Ｓ ＰのＰＬ半値幅の基板傾斜角依存性は第４図に示し
た様に、傾斜角が１０°以上になるとＰＬ半値幅は減少
して飽和している。 これは（１００）基板に成長した
Ｉｎ。、、Ｇａ、、、Ｐは部分的にＩｎＰ／ＧａＰが交
互に形成された秩序構造を形成しているが、基板傾斜角
が増すにつれてＩｎｏ ＋ ＊ Ｇａｇ 、 ５ Ｐの
無秩序化が進み組成の均一性が進むためである。これに
よっても、量子井戸の量子準位のばらつきが抑制される
。この効果も上述の単一量子井戸のＰＬ半値幅の特性に
含まれている。
％ （Ｇａ１１ ＋ ３＾Ｑａ 、 ７）。、、Ｐとし
た単一量子井戸構造を（１００）面から（０１１）方向
等に傾斜した基板上に形成したときの、各井戸幅の量子
井戸におけるフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトル
の半値幅の基板傾斜角依存性を第３図に示す。ここから
れかるように、基板傾斜角が１０＠〜４０°の範囲で、
ＰＬスペクトルの半値幅が小さくでき、井戸幅を小さく
することによるＰＬ半値幅の増大を抑制できるのがわか
る。これは、量子井戸を形成しているヘテロ界面の平坦
性がこの傾斜角領域で良好であるために、量子井戸の量
子準位のばらつきが抑制されるためであることを意味す
る。さらに、井戸層のＩｎ６ ＊ Ｓ Ｇａ１１ ｈ
Ｓ ＰのＰＬ半値幅の基板傾斜角依存性は第４図に示し
た様に、傾斜角が１０°以上になるとＰＬ半値幅は減少
して飽和している。 これは（１００）基板に成長した
Ｉｎ。、、Ｇａ、、、Ｐは部分的にＩｎＰ／ＧａＰが交
互に形成された秩序構造を形成しているが、基板傾斜角
が増すにつれてＩｎｏ ＋ ＊ Ｇａｇ 、 ５ Ｐの
無秩序化が進み組成の均一性が進むためである。これに
よっても、量子井戸の量子準位のばらつきが抑制される
。この効果も上述の単一量子井戸のＰＬ半値幅の特性に
含まれている。
以上のことから、 （１００）面から（０１１）方向等
に１０゜〜４０°の範囲内に傾いた化合物半導体基板上
にダブルヘテロ構造や量子井戸構造を形成すると。
に１０゜〜４０°の範囲内に傾いた化合物半導体基板上
にダブルヘテロ構造や量子井戸構造を形成すると。
ヘテロ界面の平坦性が非常に優れたダブルヘテロ構造や
量子井戸構造が形成される。特に、量子井戸構造におい
ては、ヘテロ界面の凹凸による量子準位のばらつきが抑
えられ、 ＩｎＧａＡｌＰ系の量子井戸構造において
は、さらに活性層の禁制帯幅のばらつきによる量子準位
のばらつきも抑えられる。
量子井戸構造が形成される。特に、量子井戸構造におい
ては、ヘテロ界面の凹凸による量子準位のばらつきが抑
えられ、 ＩｎＧａＡｌＰ系の量子井戸構造において
は、さらに活性層の禁制帯幅のばらつきによる量子準位
のばらつきも抑えられる。
この結果、量子井戸を活性層に有する半導体レーザは、
従来の（１００）基板に成長した。活性層に量子井戸を
有する半導体レーザに比べて、利得スペクトルが狭くな
り最大利得が極めて大きくなるので１発振しきい値が大
幅に低減でき、光出力も大幅に増大することができ、し
かも特性温度Ｔ、を大きくでき温度特性を大幅に改善す
ることができる。
従来の（１００）基板に成長した。活性層に量子井戸を
有する半導体レーザに比べて、利得スペクトルが狭くな
り最大利得が極めて大きくなるので１発振しきい値が大
幅に低減でき、光出力も大幅に増大することができ、し
かも特性温度Ｔ、を大きくでき温度特性を大幅に改善す
ることができる。
（実施例）
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１本発明における実施例の断面図を示したものである
。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、圧力２５
Ｔｏｒｒ、成長温度７３０℃、 Ｖ／ＩＩＩ比４５０
にて、同図（ａ）に示すように、 （０１１）方向に１
５°傾いたｎ−ＧａＡｓ（１００）基板１０上に厚さ０
．８７ａのｎ Ｉｎ＋＋、５（Ｇａｓ、ａＡ６ｅ−ｖ
）ｅ、ｓＰクラッド層１１、厚さ５０ｎｍのＩｎ、、
、 ｓ （Ｇａ１１． ｓ ＡＱｏ 、 ｓ ）ａ 、
ｓ Ｐ光ガイド層１２、厚さ８ｎｍのＩ’ ＠ ＊
Ｓ Ｇａｅ ｅ Ｓ Ｐ井戸層１３および厚さ４ｎｍの
Ｉｎ６ ＊ Ｓ （Ｇａ１１ ＋ ＠＾’Ｉｓ、ｉ）ｅ
、ｓＰ障壁層１４からなる井戸数４の量子井戸構造の活
性層、厚さ５０ｎ■のＩｎ、 、５ （Ｇａｅ、ｊＱｅ
、ｉ）ｅ、ｓＰ光ガイド層１５、厚さ０．２Ｉｎａのｐ
−Ｉｎｏ、５ｃＧａｅ、ｚＡら、７）ｏ、ｓＰクラッド
層１６、厚さ５ｎ＋＊のｐ Ｉｎ６．５Ｇａａ、ｓＰ
エツチングストップ層１７． 厚さ０．６ｕＩａのＰ
Ｉｎｎ 、 ｓ （Ｇａ、 ｌ ａ＾Ｑｏ、７）ｏ
、ｓＰクラッド層１８、厚さ５０ｎ−のＰ−Ｉｎ６．ｇ
Ｇａｏ、ＨＰ通電容易化層１９および厚さ１５０ｎｉ＋
のｎ−Ｉｎ、、５（Ｇａ、、＾（Ｌｅ、ｔ）ａ、ｓＰキ
ャップ層２０を順次成長形成する。その後、同図（ｂ）
に示すように、ストライプ方向が（０１１）方向となる
ストライプ状のＳｉＯ□マスク２１を形成した後にエツ
チングストップ層が露出するまでエツチングを行い、ス
トライプ方向が（０１１）方向の幅５ｔｍのリッジスト
ライプを形成する。
は１本発明における実施例の断面図を示したものである
。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、圧力２５
Ｔｏｒｒ、成長温度７３０℃、 Ｖ／ＩＩＩ比４５０
にて、同図（ａ）に示すように、 （０１１）方向に１
５°傾いたｎ−ＧａＡｓ（１００）基板１０上に厚さ０
．８７ａのｎ Ｉｎ＋＋、５（Ｇａｓ、ａＡ６ｅ−ｖ
）ｅ、ｓＰクラッド層１１、厚さ５０ｎｍのＩｎ、、
、 ｓ （Ｇａ１１． ｓ ＡＱｏ 、 ｓ ）ａ 、
ｓ Ｐ光ガイド層１２、厚さ８ｎｍのＩ’ ＠ ＊
Ｓ Ｇａｅ ｅ Ｓ Ｐ井戸層１３および厚さ４ｎｍの
Ｉｎ６ ＊ Ｓ （Ｇａ１１ ＋ ＠＾’Ｉｓ、ｉ）ｅ
、ｓＰ障壁層１４からなる井戸数４の量子井戸構造の活
性層、厚さ５０ｎ■のＩｎ、 、５ （Ｇａｅ、ｊＱｅ
、ｉ）ｅ、ｓＰ光ガイド層１５、厚さ０．２Ｉｎａのｐ
−Ｉｎｏ、５ｃＧａｅ、ｚＡら、７）ｏ、ｓＰクラッド
層１６、厚さ５ｎ＋＊のｐ Ｉｎ６．５Ｇａａ、ｓＰ
エツチングストップ層１７． 厚さ０．６ｕＩａのＰ
Ｉｎｎ 、 ｓ （Ｇａ、 ｌ ａ＾Ｑｏ、７）ｏ
、ｓＰクラッド層１８、厚さ５０ｎ−のＰ−Ｉｎ６．ｇ
Ｇａｏ、ＨＰ通電容易化層１９および厚さ１５０ｎｉ＋
のｎ−Ｉｎ、、５（Ｇａ、、＾（Ｌｅ、ｔ）ａ、ｓＰキ
ャップ層２０を順次成長形成する。その後、同図（ｂ）
に示すように、ストライプ方向が（０１１）方向となる
ストライプ状のＳｉＯ□マスク２１を形成した後にエツ
チングストップ層が露出するまでエツチングを行い、ス
トライプ方向が（０１１）方向の幅５ｔｍのリッジスト
ライプを形成する。
続いて、同図（ｃ）に示したように、基板温度６３０℃
、圧カフ０Ｔｏｒｒにて、ＳｉＯ□ｚｌ上には成長しな
いように、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層２２を選択成長する
。その後、同図（ｄ）に示したように、ＳｉＯ□２１お
よびｎ−Ｉｎｎ 、 ｓ （Ｇａ、 、 ａ ＡＬ 、
ｔ ）ｏ 、 ｓ Ｐキャン１層２０をエツチングに
より取り除いた後に同一条件でｐ −ＧａＡｓコンタク
ト層２３を再成長する。最後に、基板側に電極として＾
ｕＧｅ ／＾ｕ２４を、基板と反対側の電極としてＡｕ
Ｚｎ／Ａｕ２５をそれぞれ形成した。
、圧カフ０Ｔｏｒｒにて、ＳｉＯ□ｚｌ上には成長しな
いように、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層２２を選択成長する
。その後、同図（ｄ）に示したように、ＳｉＯ□２１お
よびｎ−Ｉｎｎ 、 ｓ （Ｇａ、 、 ａ ＡＬ 、
ｔ ）ｏ 、 ｓ Ｐキャン１層２０をエツチングに
より取り除いた後に同一条件でｐ −ＧａＡｓコンタク
ト層２３を再成長する。最後に、基板側に電極として＾
ｕＧｅ ／＾ｕ２４を、基板と反対側の電極としてＡｕ
Ｚｎ／Ａｕ２５をそれぞれ形成した。
このようにして得られた量子井戸半導体レーザは、活性
層のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅は非常に
狭く１発振しきい値電流密度は極めて低く、微分量子効
率が極めて高く、最大光出力が極めて高く、特性温度Ｔ
０が極めて大きく、温度特性の極めて良好なものが得ら
れた。尚、上記実施例では（１００）面から（０１１）
方向に傾いた基板の場合を示したが６本発明はこれに限
らず（０１１）方向、 （０１１）方向、 （０１１）
方向のいずれの方向でも適用できる。
層のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅は非常に
狭く１発振しきい値電流密度は極めて低く、微分量子効
率が極めて高く、最大光出力が極めて高く、特性温度Ｔ
０が極めて大きく、温度特性の極めて良好なものが得ら
れた。尚、上記実施例では（１００）面から（０１１）
方向に傾いた基板の場合を示したが６本発明はこれに限
らず（０１１）方向、 （０１１）方向、 （０１１）
方向のいずれの方向でも適用できる。
本実施例では、基板はｎ型基板を用いていたが。
各層の導電型を反転させればＰ型基板を用いても差支え
ない、また、活性層を量子井戸構造にしていない通常の
ダブルヘテロ半導体レーザにおいても１本発明の効果は
十分に現れ発振特性の良好な半導体レーザが得られた。
ない、また、活性層を量子井戸構造にしていない通常の
ダブルヘテロ半導体レーザにおいても１本発明の効果は
十分に現れ発振特性の良好な半導体レーザが得られた。
なお、半導体レーザを構成する半導体材料は、 Ｉｎ
ＧａＡｌＰ系以外の化合物半導体においても、本発明の
効果は十分に得られることは容易にわかる。さらに１本
発明の効果はヘテロ界面を有する他の半導体装置におい
ても十分得られることも容易にわかる。
ＧａＡｌＰ系以外の化合物半導体においても、本発明の
効果は十分に得られることは容易にわかる。さらに１本
発明の効果はヘテロ界面を有する他の半導体装置におい
ても十分得られることも容易にわかる。
以上述べたように、従来用いられている（１００）面を
有する化合物半導体基板ではなく、 （１００）面か
ら（０１１）方向に１０゜〜４０＠の範囲内に傾いた化
合物半導体基板上に、半導体レーザ装置および半導体装
置を形成することにより、それらのヘテロ界面の平坦性
を高めることができる。特に半導体レーザ装置において
は、これにより素子特性の向上を実現することができる
。
有する化合物半導体基板ではなく、 （１００）面か
ら（０１１）方向に１０゜〜４０＠の範囲内に傾いた化
合物半導体基板上に、半導体レーザ装置および半導体装
置を形成することにより、それらのヘテロ界面の平坦性
を高めることができる。特に半導体レーザ装置において
は、これにより素子特性の向上を実現することができる
。
第１図は本発明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、第２図は（１００）から傾斜した基板
表面上のステップおよび表面上を原子が動く様子を表し
た図、第３図は傾斜した基板上に形成した各井戸幅の量
子井戸の４．２にのフォトルミネッセンススペクトルの
半値幅の基板傾斜角依存性を表した図、第４図は傾斜し
た基板上に形成したＩｎ、 、 、 Ｇａ、、、 Ｐの
４．２にのフォトルミネッセンススペクトルの半値幅の
基板傾斜角依存性を表した図、第５図は従来の半導体レ
ーザを示した図である。 １０、２８−ｎ−ＧａＡｓ基板 １１、２９・＝ｎ−Ｉｎ、、、 （Ｇａ、、、Ａｌｌ、
、、）、、、Ｐクラッド層１２”・Ｉｎｓ、ｓ （Ｇａ
ｏ、５ＡＮａ、ｓ）ｏ、ｓＰ光ガイド層１３−Ｉｎ６．
１Ｇａｏ、ｓＰ井戸層 １４ ”’ Ｉｎｎ 、 ｓ （Ｇａｓ 、 ＨＡｆｆ
ｉ。、ｓ）ｏ、ｓＰ障壁層１５−Ｉｎａ、ｓ （Ｇａｏ
、ｓ＾Ｑａ、５）−、ｓＰ光ガイド層１６．３１−ｐ
Ｉｎｏ、５（Ｇａｏ、１ＡＱｏ、ｔ）ｏ、；Ｐクララ
ド層１７．３２−ｐ−Ｉｎ、、、Ｇａ、、、Ｐエツチン
グストップ層１８、３３・−・ｐ Ｉｎｅ、５（Ｇａ
ａ、１Ａｊｌｏ、ｖ）ａ−ｓＰクラッド層１９．３４−
ｐ Ｉｎ、、５Ｇａｎ、ｓＰ通電容易化層２０＝−ｎ
−Ｉｎ、 、 、 （Ｇａ０．、＾ｆｆ１ｏ、ｔ）ｏ
、ｓＰキャップ層２１・・・ＳｉＯ□マスク ２２．３５−ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層 ２３．３６・・・ρ−ＧａＡｓコンタクト層２４．３７
−ＡｕＧｅ／ Ａｕ電極 ２５．３８ ・＝ ＡｕＺｎ ／ Ａｕ電極２６・・・
傾斜した基板 ２７・・・基板上に供給された原子 ３０＝４ｎ、、ｓＧａ、、、Ｐ活性層 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図 ｌ 第 図 〜
程を示す断面図、第２図は（１００）から傾斜した基板
表面上のステップおよび表面上を原子が動く様子を表し
た図、第３図は傾斜した基板上に形成した各井戸幅の量
子井戸の４．２にのフォトルミネッセンススペクトルの
半値幅の基板傾斜角依存性を表した図、第４図は傾斜し
た基板上に形成したＩｎ、 、 、 Ｇａ、、、 Ｐの
４．２にのフォトルミネッセンススペクトルの半値幅の
基板傾斜角依存性を表した図、第５図は従来の半導体レ
ーザを示した図である。 １０、２８−ｎ−ＧａＡｓ基板 １１、２９・＝ｎ−Ｉｎ、、、 （Ｇａ、、、Ａｌｌ、
、、）、、、Ｐクラッド層１２”・Ｉｎｓ、ｓ （Ｇａ
ｏ、５ＡＮａ、ｓ）ｏ、ｓＰ光ガイド層１３−Ｉｎ６．
１Ｇａｏ、ｓＰ井戸層 １４ ”’ Ｉｎｎ 、 ｓ （Ｇａｓ 、 ＨＡｆｆ
ｉ。、ｓ）ｏ、ｓＰ障壁層１５−Ｉｎａ、ｓ （Ｇａｏ
、ｓ＾Ｑａ、５）−、ｓＰ光ガイド層１６．３１−ｐ
Ｉｎｏ、５（Ｇａｏ、１ＡＱｏ、ｔ）ｏ、；Ｐクララ
ド層１７．３２−ｐ−Ｉｎ、、、Ｇａ、、、Ｐエツチン
グストップ層１８、３３・−・ｐ Ｉｎｅ、５（Ｇａ
ａ、１Ａｊｌｏ、ｖ）ａ−ｓＰクラッド層１９．３４−
ｐ Ｉｎ、、５Ｇａｎ、ｓＰ通電容易化層２０＝−ｎ
−Ｉｎ、 、 、 （Ｇａ０．、＾ｆｆ１ｏ、ｔ）ｏ
、ｓＰキャップ層２１・・・ＳｉＯ□マスク ２２．３５−ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層 ２３．３６・・・ρ−ＧａＡｓコンタクト層２４．３７
−ＡｕＧｅ／ Ａｕ電極 ２５．３８ ・＝ ＡｕＺｎ ／ Ａｕ電極２６・・・
傾斜した基板 ２７・・・基板上に供給された原子 ３０＝４ｎ、、ｓＧａ、、、Ｐ活性層 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図 ｌ 第 図 〜
Claims (6)
- （１）基板表面が（１００）面から〔０１１〕方向、〔
０＠１＠＠１＠〕方向、〔０＠１＠１〕方向及び〔０１
＠１＠〕方向のうちの一方向に向かって１０゜〜４０゜
の範囲内に傾いた化合物半導体基板上に、少なくとも一
つのヘテロ接合をもつ化合物半導体薄膜多層構造を有す
る半導体装置を製造する工程を含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - （２）基板表面が（１００）面から〔０１１〕方向、〔
０＠１＠＠１＠〕方向、〔０＠１＠１〕方向及び〔０１
＠１＠〕方向のうちの一方向に向かって１０゜〜４０゜
傾いた化合物半導体基板上に、少なくとも、禁制帯幅Ｅ
１、屈折率ｎ１の活性層を禁制帯幅Ｅ２（Ｅ２＞Ｅ１）
屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）のクラッド層で挟んだダブル
ヘテロ構造を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。 - （３）禁制帯幅Ｅ３で層厚が電子のドブロイ波長程度も
しくはそれ以下の井戸層が、禁制帯幅Ｅ４（Ｅ４＞Ｅ３
）の障壁層で挟まれたことにより量子効果を生じ、実効
禁制帯幅Ｅ５および実効屈折率ｎ５を有する単一もしく
は多重量子井戸構造を活性層とすることを特徴とする請
求項２記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - （４）禁制帯幅がＥ６（Ｅ２＞Ｅ６＞Ｅ５）で屈折率が
ｎ６（ｎ６＞ｎ２）の光ガイド層で量子井戸構造を挟む
か、あるいは、前記ガイド層量子井戸構造の片側に接合
させることを特徴とする請求項３項記載の半導体レーザ
装置の製造方法。 - （５）構成材料にＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いたことを
特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置の製造方法
。 - （６）結晶成長手段として、有機金属気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ）を用いたことを特徴とする請求項２記載の半導
体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249948A JPH04130687A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 半導体装置の製造方法及び半導体レーザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249948A JPH04130687A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 半導体装置の製造方法及び半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04130687A true JPH04130687A (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=17200566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249948A Pending JPH04130687A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 半導体装置の製造方法及び半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04130687A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193324A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 半導体量子井戸レーザー構造 |
| US20150179845A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, light detecting device, and electronic apparatus |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP2249948A patent/JPH04130687A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193324A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 半導体量子井戸レーザー構造 |
| US20150179845A1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, light detecting device, and electronic apparatus |
| US9287314B2 (en) * | 2013-12-19 | 2016-03-15 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, light detecting device, and electronic apparatus |
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