JPH04175290A - 液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents

液相エピタキシャル成長方法

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JPH04175290A
JPH04175290A JP30432790A JP30432790A JPH04175290A JP H04175290 A JPH04175290 A JP H04175290A JP 30432790 A JP30432790 A JP 30432790A JP 30432790 A JP30432790 A JP 30432790A JP H04175290 A JPH04175290 A JP H04175290A
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JP
Japan
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melt
substrate
growth
liquid phase
semiconductor
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Pending
Application number
JP30432790A
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English (en)
Inventor
Masato Ishino
正人 石野
Kiyoshi Fujiwara
潔 冨士原
Yasushi Matsui
松井 康
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光フアイバー通信や光情報処理等の分野に必要
な高性能の多重量子井戸構造を有する半導体装置の製造
方法およびそのエピタキシャル成長方法に関するもので
あも 従来の技術 半導体レーザ(以下、LDと記す。)は光ファイバー通
信に必要不可欠なものである力(光フアイバー通信の高
度化とともにさらなる特性向上がのぞまれていも この
ためへ 近年LDの活性層を多重量子井戸構造とした多
重量子井戸(multiquantum well:以
下、MQWと記t、)LDに関する研究が活発におこな
われていも 量子井戸活性層を有するLDは量子サイズ
効果により、通常のバルク型活性層にない良好な特性が
期待できも例えば微分ゲインの増大・TM光発光低減等
により低しきい値で高効率・大出力動作が可能となり、
緩和振動周波数の増大・線幅増大係数の減少により高速
応答・低チャーピング・狭スペクトル幅化が得られも ところでこのようなMQW構造の多層超薄膜を得るのは
主に成長速度の小さい有機金属気相成長法(MOVPE
)や分子線エピタキシャル法(MBE)が用いられてい
るカミ 装置コストや混晶組成の制御性さらに結晶に対
する信頼性の立場から液相成長法によってMQW層を作
製することは非常に重要であム 往復スライド成長手法
を採用することにより液相成長における薄膜の膜厚制御
性の難しさを克服し良好なMQW構造を得るとともにM
QWレーザにおいて通常のバルク型し−サにない良好な
特性を得てきた(例えばY、5asai et al、
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックスJ、Ap
p1. Phys、 59. p28.1986)。第
5図にこのスライドLPE成長に用いる成長ボートの断
面構造を示も ここではlはボート基台、 2はスライ
ダー、3はメルトホルダー、 4はInP基板、 5は
基板を熱損傷から保護するカバーである。メルトホルダ
ー3内のメルト溜21から24にはそれぞれn−1nG
aAsP光導波層(λg=1.1μm)形成に必要な成
長メルト11、アンドープのInGaAsP井戸層(λ
g= 1.3p n+)形成に必要な成長メルト12.
アンドープのInGaAsP障壁層(λg=1.1μm
)形成に必要な成長メルトla、  p−InPクラッ
ド層形成に必要な成長メルトであ4 この成長ボートを
H2気流中で610℃で60分溶かし込みを行なった後
毎分0.68℃で降温し590℃で成長をおこなった 
MQW層の成長はスライダー2を操作して基板4をA−
8間で毎秒50mmの速さで1往復半スライドすること
により形成されも この操作により150人の井戸層と
250人の障壁層3対から成るMQW層が得られも 各
井戸層は同一メルトから形成されるので組成の均一性も
良好であも発明が解決しようとする課題 しかしながら前述の製造方法により形成されたMQW層
においては井戸鳩尾 障壁層厚はスライドスピードによ
り一義的に決定され各層厚を独立に制御することができ
ないという問題点かあも量子井戸デバイスにおいては井
戸層厚と障壁層厚の比は重要なパラメータの一つであり
、最適構造を得るには両層の厚みを独立に制御する必要
があム 特に半導体レーザにおいては低しきい値発振を
得るには活性層となる井戸層への光の閉じ込め係数を大
きくする必要があり障壁層はより薄くすることか望まれ
a 図5に示した成長方法では往復スライド時に井戸層
−回に対して障壁層に2回接触するため障壁層厚を井戸
層厚より薄くすることは困難であa 課題を解決するための手段 本発明G1  成長メルトと基板の接触する底面積が異
なる複数のメルト溜内の成長メルトに基板を前記複数の
メルト滴量で停止することなくスライドして順次接触さ
せ層厚の異なる半導体層を連続して形成することを特徴
とする液相エピタキシャル成長方法であり、厚みの異な
る複数の2相融液成長メルトに基板を前記複数のメルト
滴量で停止することなくスライドして順次接触させ層厚
の異なる半導体層を連続して形成することを特徴とする
液相エピタキシャル成長方法であム さらに第1のメルト溜に収納された半導体量子井戸層成
長に必要な液相組成の第1の成長メルトa その両側に
位置し基板と接触する底面の基板スライド方向に対する
幅が第1のメルト溜より狭い第2第3のメルト溜に収納
された半導体障壁層成長に必要な液相組成の第2第3の
成長メルトを用い、 半導体基板を前記第2第3のメル
ト溜の両外側に位置する第1第2の点を折返し点として
停止することなく往復スライドし前記第1第2第3の成
長メルトに停止することなく接触し 多重量子井戸層を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法であり
、半導体量子井戸層成長に必要な液相組成の第1の2相
融液成長メルトと、その両側に位置する半導体障壁層成
長に必要な液相組成で第1の成長メルトよりも厚みの薄
い第2第3の2相融液成長メルトでかつ前記構成され 
半導体基板を前記第2第3のメルト溜の両外側に位置す
る第1第2の点を折返し点として停止することなく往復
スライドし前記第1第2第3の成長メルトに停止するこ
となく接触し 多重量子井戸層を形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法であも 作用 本発明は前記したエピタキシャル成長方法により井戸層
厚と障壁層厚を独立に制御せしめるものであり、さらに
前記した半導体装置の製造方法により障壁層厚が相対的
に薄いMQW構造を有する高性能の光半導体素子を得る
ことができも実施例 第1図は発明可算1の実施例におけるLPE成長に用い
る成長ボートの断面構造を示す。ここで従来例と同じく
lはボート基台、 2はスライダー、3はメルトホルダ
ー、 4はInP基板 5は基板を熱損傷から保護する
カバーであも メルトホルダー3内のメルト溜21から
24にはそれぞれn−InGaAsP光導波層(2μm
1.1μm)形成に必要な成長メルト11、アンドープ
のInGaAsP井戸層(2μm1.3pm)形成に必
要な成長メルト1′1.アンドープのInGaAsP障
壁層(2μm 1.1 μm)形成に必要な成長メルト
13.  p−InPクラッド層形成に必要な成長メル
トであa この成長ボートをH2気流中で610℃で6
0分溶かし込みを行なった後毎分0.68℃で降温し5
90℃で成長をおこなっ九 MQW層の成長はスライダ
ー2を操作して基板4をA−B間で毎秒50mmの速さ
で1往復半スライドすることにより形成されも ここで
従来例との違いは障壁層用メルト13を収納するメルト
溜23の基板4と接触する底面のスライド方向に対する
幅W1は2mmと井戸層用メルト溜の輻W2=611I
のよりも小さい点であa 第2図に底面幅Wに対するInGaAsP層(2μm1
.1μmおよび2μm1.3μm)の厚みの関係を示す
。各層厚はWに対して比例関係にあり、メルト溜底面の
幅を変化させることにより各層の厚みを制御できること
がわかa これはメルトと基板の実効接触時間がWに比
例するためであム 従って第1図に示すW+ = 6 
mm、 W2= 2 mmの場合井戸層厚は150人、
障壁層厚は2回接触したにもかかわらず100人と小さ
い値が得られていも このMQW構造を用いた半導体レ
ーザは各井戸層への充分な光の閉じ込めが得られるため
しきい値電流10mA以下の低しきい値発振が得られて
いも 本第1の実施例においてMQW層は液相中に固相
のフローティングソースを浮かべた2相融液法により形
成したが過飽和融液法等の他の方法でも同様の効果が得
られも 第3図は発明可算2の実施例におけるLPE成
長に用いる成長ボートの断面構造を示も ボートの基本
構成は第1図と同じであるパ 本実施例では井戸層用メ
ルト12と障壁層用メルト13の高さHが異な也 第4
図にこのメルト高さとInGaAsP層(3μm1.1
μmおよび2μm1.3μm)の厚みの関係を示も各層
厚はHに対して比例関係にあり、メルトの高さを変化さ
せることにより各層の厚みを制御できることがわかも 
メルト上に過剰のInPフローティングソース15を浮
かせる2相融液成長法においては降温時に過飽和になっ
たソースがフローティングソース上への析出によりメル
トの上下で実効的過飽和度の分布が生よ フローティン
グソースから離れる程析出の影響が小さくなり過飽和度
が太きt〜 従ってHを小さくしてフローティングソー
スとメルトと基板との距離を近づけると過飽和度が小さ
くなり成長速度は小さくなるためであム第3図の実施の
場合H1は31!1ILH麿は6+amであり、このメ
ルトから往復スライド法で成長したMQW層は井戸層厚
150人障壁層厚150人が得られ第1の実施例と同様
の効果が得られていも 発明可算1および第2の実施例においてInGaAsP
/InP系1.3μmμm−ザについて述べたがデバイ
入素子構逸 材料はこれに限定されるものではなt、X
発明の効果 以上のようへ 本発明は成長メルトと基板の接触する底
面積が異なる複数のメルト溜内の成長メルトに基板を前
記複数のメルト滴量で停止することなくスライドして順
次接触させ層厚の異なる半導体層を連絡して形成するこ
とを特徴とする液相エピタキシャル成長方法であり、厚
みの異なる複数の2相融液成長メルトに基板を前記複数
のメルト滴量で停止することなくスライドして順次接触
させ層厚の異なる半導体層を連続して形成することを特
徴とする液相エピタキシャル成長方法により井戸層厚と
障壁層厚を独立に制御せしめることを可能とするもので
あり、さらに第1のメルト溜、 に収納された半導体量
子井戸層成長に必要な液相組成の第1の成長メルトと、
その両側に位置し基板と接触する底面の基板スライド方
向に対する幅が第1のメルト溜より狭い第2第3のメル
ト溜に収納された半導体障壁層成長に必要な液相組成の
第2第3の成長メルトを用1.X、半導体基板を前記第
2第3のメルト溜の両外側に位置する第1第2の点を折
返し点として停止することなく往復スライドし前記第1
i2第3の成長メルトに停止することなく接触上 多重
量子井戸層を形成することを特徴とする半導体装置の製
造方法であり、半導体量子井戸層成長に必要な液相組成
の第1の2相融液成長メルトと、その両側に位置する半
導体障壁層成長に必要な液相組成で第1の成長メルトよ
りも厚みの薄い第2第3の2相融液成長メルトでかつ前
記構成され 半導体基板を前記第2第3のメルト溜の両
外側に位置する第1第2の点を折返し点として停止する
ことなく往復スライドし前記第1第2第3の成長メルト
に停止することなく接触し 多重量子井戸層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法により障壁層厚
が相対的に薄いMQW構造を有する高性能の光半導体素
子を得ることができその実用的価値は大きl、%
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例における成長ボートの断
面構造図 第2図は本発明の第1の実施例におけるメル
ト溜輻と層厚の関係医 第3図は第2の実施例における
成長ボートの断面構造医第4図は第2の実施例における
メルト高さと層厚の関係医 第5図は従来の成長ボート
の断面構造図であも 1・・・・ボート基台 2・・・・スライダー、 3・
・・・メルトホルダー、 4・・・・InP基K  1
1〜14・・・・成長メルト、 21〜24・・・・メ
ルト胤代理人の氏名 弁理士 小蝦冶 明 ほか2名第
 2 図 w       (”′ 第4図 2     4      b     B     
t。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)成長メルトと基板の接触する底面積が異なる複数
    のメルト溜内の成長メルトに基板を前記複数のメルト溜
    間で停止することなくスライドして順次接触させ層厚の
    異なる半導体層を連続して形成することを特徴とする液
    相エピタキシャル成長方法。
  2. (2)厚みの異なる複数の2相融液成長メルトに基板を
    前記複数のメルト溜間で停止することなくスライドして
    順次接触させ層厚の異なる半導体層を連続して形成する
    ことを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。
  3. (3)第1のメルト溜に収納された半導体量子井戸層成
    長に必要な液相組成の第1の成長メルトと、その両側に
    位置し基板と接触する底面の基板スライド方向に対する
    幅が第1のメルト溜より狭い第2第3のメルト溜に収納
    された半導体障壁層成長に必要な液相組成の第2第3の
    成長メルトを用い、半導体基板を前記第2第3のメルト
    溜の両外側に位置する第1第2の点を折返し点として停
    止することなく往復スライドし前記第1第2第3の成長
    メルトに停止することなく接触し、多重量子井戸層を形
    成することを特徴とする液相エピタキシャル成長方法。
  4. (4)半導体量子井戸層成長に必要な液相組成の第1の
    2相融液成長メルトと、その両側に位置する半導体障壁
    層成長に必要な液相組成で第1の成長メルトよりも厚み
    の薄い第2第3の2相融液成長メルトでかつ前記構成さ
    れ 半導体基板を前記第2第3のメルト溜の両外側に位
    置する第1第2の点を折返し点として停止することなく
    往復スライドし前記第1第2第3の成長メルトに停止す
    ることなく接触し、多重量子井戸層を形成することを特
    徴とする液相エピタキシャル成長方法。
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