JPH06140712A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPH06140712A JPH06140712A JP28977192A JP28977192A JPH06140712A JP H06140712 A JPH06140712 A JP H06140712A JP 28977192 A JP28977192 A JP 28977192A JP 28977192 A JP28977192 A JP 28977192A JP H06140712 A JPH06140712 A JP H06140712A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザ装置等の化合物半導体装置の製
造方法に関し、ＧａＡｓ等の化合物半導体基板の上に格
子不整合による歪み量の大きなＧａＡｓとＩｎＡｓ等の
化合物半導体多層薄膜からなる超格子、あるいは、それ
を用いた半導体レーザ装置を製造する方法を提供する。 【構成】 ｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅かな角
度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板１の上に、異
なる格子定数を有する化合物半導体、例えば、ＩｎＡｓ
分子層３とＧａＡｓ分子層４の多層薄膜からなる（Ｉｎ
Ａｓ）1 ／（ＧａＡｓ）2 超格子構造５を分子線エピタ
キシャル結晶成長法（ＭＢＥ）によって成長する工程を
採用した。有機金属気相結晶成長法（ＭＯＶＰＥ）によ
って成長する場合は、｛１００｝面から〔０１−１〕方
向に僅かな角度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板
を用いる。
造方法に関し、ＧａＡｓ等の化合物半導体基板の上に格
子不整合による歪み量の大きなＧａＡｓとＩｎＡｓ等の
化合物半導体多層薄膜からなる超格子、あるいは、それ
を用いた半導体レーザ装置を製造する方法を提供する。 【構成】 ｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅かな角
度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板１の上に、異
なる格子定数を有する化合物半導体、例えば、ＩｎＡｓ
分子層３とＧａＡｓ分子層４の多層薄膜からなる（Ｉｎ
Ａｓ）1 ／（ＧａＡｓ）2 超格子構造５を分子線エピタ
キシャル結晶成長法（ＭＢＥ）によって成長する工程を
採用した。有機金属気相結晶成長法（ＭＯＶＰＥ）によ
って成長する場合は、｛１００｝面から〔０１−１〕方
向に僅かな角度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板
を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置等の
化合物半導体装置の製造方法に関するものである。
化合物半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の化合物半導体装置は、ＧａＡｓや
ＩｎＰといった化合物半導体結晶基板上に、この結晶基
板の格子定数とほぼ一致した格子定数をもつ化合物半導
体結晶多層膜を成長することによって製造されてきた。
ＩｎＰといった化合物半導体結晶基板上に、この結晶基
板の格子定数とほぼ一致した格子定数をもつ化合物半導
体結晶多層膜を成長することによって製造されてきた。
【０００３】ところが、近年、例えばレーザ駆動電源回
路等の電子素子とレーザ等の光素子を同一半導体基板上
に集積化することが要求され、この要求に応えるため
に、ＧａＡｓ結晶基板上に、光通信で用いられる１μｍ
帯の発振波長を有する半導体レーザを製造することが必
要になり、特に、ＧａＡｓ結晶基板上にＧａＡｓとＩｎ
Ａｓの多層薄膜からなる超格子構造を具える半導体レー
ザ装置を製造することが要望されている。
路等の電子素子とレーザ等の光素子を同一半導体基板上
に集積化することが要求され、この要求に応えるため
に、ＧａＡｓ結晶基板上に、光通信で用いられる１μｍ
帯の発振波長を有する半導体レーザを製造することが必
要になり、特に、ＧａＡｓ結晶基板上にＧａＡｓとＩｎ
Ａｓの多層薄膜からなる超格子構造を具える半導体レー
ザ装置を製造することが要望されている。
【０００４】そして、すでに、４分子層（４ Ｍｏｎｏ
−Ｌａｙｅｒｓ：４ＭＬ）のＧａＡｓと１ＭＬのＩｎＡ
ｓからなる（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）4 超格子量子
井戸層を活性層とした、発振波長０．９８μｍの半導体
レーザ装置が実用化されている。
−Ｌａｙｅｒｓ：４ＭＬ）のＧａＡｓと１ＭＬのＩｎＡ
ｓからなる（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）4 超格子量子
井戸層を活性層とした、発振波長０．９８μｍの半導体
レーザ装置が実用化されている。
【０００５】しかし、より格子定数不整合による歪み量
の大きな、例えば（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格
子量子井戸層を活性層とする半導体レーザ装置の製造に
は成功しておらず、光通信技術等で強く要望されている
ＧａＡｓ基板を用いた波長１．３μｍあるいは１．５μ
ｍの光を発振する半導体レーザ装置は未だに実現される
にいたっていない。
の大きな、例えば（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格
子量子井戸層を活性層とする半導体レーザ装置の製造に
は成功しておらず、光通信技術等で強く要望されている
ＧａＡｓ基板を用いた波長１．３μｍあるいは１．５μ
ｍの光を発振する半導体レーザ装置は未だに実現される
にいたっていない。
【０００６】図３は、従来の（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡ
ｓ）m 超格子の説明図であり、（Ａ）はＧａＡｓ基板上
の（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子を示し、
（Ｂ）は（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子に部分
的に三次元成長が生じた場合を模式的に示している。
ｓ）m 超格子の説明図であり、（Ａ）はＧａＡｓ基板上
の（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子を示し、
（Ｂ）は（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子に部分
的に三次元成長が生じた場合を模式的に示している。
【０００７】この図において、２１はＧａＡｓ（１０
０）基板、２２は（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格
子、２３は三次元成長を示している。
０）基板、２２は（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格
子、２３は三次元成長を示している。
【０００８】従来から、ＧａＡｓ結晶基板上にＧａＡｓ
とＩｎＡｓ多層薄膜からなる超格子を成長する場合に、
（１００）面方位ＧａＡｓ基板が用いられてきた。すな
わち、図３（Ａ）に示されるように、ＧａＡｓ（１０
０）基板２１の上にＩｎＡｓ分子層とＧａＡｓ分子層を
ＭＢＥ法等によって設計された厚さ（ｈ）になるまで順
次積層成長して（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子
２２を形成していた。この方法によって、（ｎ／ｍ）が
小さい場合、あるいは、（ｈ）が小さい場合はほぼ満足
できる（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子２２が形
成できた。
とＩｎＡｓ多層薄膜からなる超格子を成長する場合に、
（１００）面方位ＧａＡｓ基板が用いられてきた。すな
わち、図３（Ａ）に示されるように、ＧａＡｓ（１０
０）基板２１の上にＩｎＡｓ分子層とＧａＡｓ分子層を
ＭＢＥ法等によって設計された厚さ（ｈ）になるまで順
次積層成長して（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子
２２を形成していた。この方法によって、（ｎ／ｍ）が
小さい場合、あるいは、（ｈ）が小さい場合はほぼ満足
できる（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子２２が形
成できた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図３（Ｂ）
に模式的に示すように、ＭＢＥ法における高速電子線反
射回折（ＲＨＥＥＤ）観察などによれば、ＧａＡｓに対
するＩｎＡｓの比率（ｎ／ｍ）が高くなって格子不整合
による格子歪みが増加したり、あるいは該超格子の膜厚
（ｈ）が厚くなって格子不整合による歪みエネルギーが
増大した場合、結晶の成長表面で３次元成長２３が発生
してしまい、多層薄膜構造による超格子の成長ができな
くなってしまうという問題があることがわかった。
に模式的に示すように、ＭＢＥ法における高速電子線反
射回折（ＲＨＥＥＤ）観察などによれば、ＧａＡｓに対
するＩｎＡｓの比率（ｎ／ｍ）が高くなって格子不整合
による格子歪みが増加したり、あるいは該超格子の膜厚
（ｈ）が厚くなって格子不整合による歪みエネルギーが
増大した場合、結晶の成長表面で３次元成長２３が発生
してしまい、多層薄膜構造による超格子の成長ができな
くなってしまうという問題があることがわかった。
【００１０】この事情は、ＭＯＶＰＥ法を用いた場合で
も同様であり、その結果格子不整合による歪み量が大き
な、例えば（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子量子
井戸層を形成することは困難であった。
も同様であり、その結果格子不整合による歪み量が大き
な、例えば（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子量子
井戸層を形成することは困難であった。
【００１１】この三次元成長の発生は、ＩｎＡｓの格子
定数とＧａＡｓの格子定数とは約７％異なることが原因
しており、このような大きな格子不整合を有する結晶層
を如何にして良質な結晶状態を保ったままで成長するか
ということが問題になる。
定数とＧａＡｓの格子定数とは約７％異なることが原因
しており、このような大きな格子不整合を有する結晶層
を如何にして良質な結晶状態を保ったままで成長するか
ということが問題になる。
【００１２】本発明は、ＧａＡｓ結晶基板等の上に格子
不整合による歪み量の大きなＧａＡｓとＩｎＡｓ等の多
層薄膜からなる超格子構造を結晶性よく成長する方法を
実現し、発振波長１．３μｍあるいは１．５μｍの超格
子量子井戸層を活性層とした半導体レーザ装置を提供す
ることを目的とする。
不整合による歪み量の大きなＧａＡｓとＩｎＡｓ等の多
層薄膜からなる超格子構造を結晶性よく成長する方法を
実現し、発振波長１．３μｍあるいは１．５μｍの超格
子量子井戸層を活性層とした半導体レーザ装置を提供す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる化合物半
導体装置の製造方法においては、前記の従来の問題を解
決するために、｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅か
な角度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板の上に、
異なる格子定数を有する化合物半導体の多層薄膜からな
る超格子構造を成長する工程を採用した。
導体装置の製造方法においては、前記の従来の問題を解
決するために、｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅か
な角度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板の上に、
異なる格子定数を有する化合物半導体の多層薄膜からな
る超格子構造を成長する工程を採用した。
【００１４】また、｛１００｝面から〔０１１〕方向に
僅かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、
ＧａＡｓとＩｎＡｓの多層薄膜からなる超格子構造を成
長する工程を採用した。
僅かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、
ＧａＡｓとＩｎＡｓの多層薄膜からなる超格子構造を成
長する工程を採用した。
【００１５】また、｛１００｝面から〔０１１〕方向に
僅かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、
分子線エピタキシャル結晶成長法によってＧａＡｓとＩ
ｎＡｓの多層薄膜からなる超格子構造を成長する工程を
採用した。
僅かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、
分子線エピタキシャル結晶成長法によってＧａＡｓとＩ
ｎＡｓの多層薄膜からなる超格子構造を成長する工程を
採用した。
【００１６】また、｛１００｝面から〔０１−１〕方向
に僅かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上
に、有機金属気相結晶成長法によってＧａＡｓとＩｎＡ
ｓの多層薄膜からなる超格子構造を成長する工程を採用
した。
に僅かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上
に、有機金属気相結晶成長法によってＧａＡｓとＩｎＡ
ｓの多層薄膜からなる超格子構造を成長する工程を採用
した。
【００１７】また、本発明にかかる半導体レーザ装置の
製造方法においては、｛１００｝面から〔０１１〕方向
あるいは〔０１−１〕方向に僅かな角度傾けた面方位の
微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、ＧａＡｓとＩｎＡｓの多層
薄膜からなる超格子構造を成長することによって量子井
戸構造を形成し、該量子井戸構造を活性層とする工程を
採用した。
製造方法においては、｛１００｝面から〔０１１〕方向
あるいは〔０１−１〕方向に僅かな角度傾けた面方位の
微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、ＧａＡｓとＩｎＡｓの多層
薄膜からなる超格子構造を成長することによって量子井
戸構造を形成し、該量子井戸構造を活性層とする工程を
採用した。
【００１８】なお、前記の面を表す｛１００｝は、特定
の面を表す（１００）等の等価な面の集合を表し、方向
を表す〔０１１〕は、特定の方向を表す＜０１１＞等の
等価な方向の集合を表している。また、〔０１−１〕中
の「−１」は、通常は１の上にバーを付けて表記される
方向を意味している。
の面を表す（１００）等の等価な面の集合を表し、方向
を表す〔０１１〕は、特定の方向を表す＜０１１＞等の
等価な方向の集合を表している。また、〔０１−１〕中
の「−１」は、通常は１の上にバーを付けて表記される
方向を意味している。
【００１９】
【作用】三次元成長が発生して多層薄膜構造による超格
子が成長できないという従来の問題点を解決するために
は、成長表面での歪み応力を低減することと、結晶成長
機構自体を三次元成長が抑制されるものにすることが必
要である。
子が成長できないという従来の問題点を解決するために
は、成長表面での歪み応力を低減することと、結晶成長
機構自体を三次元成長が抑制されるものにすることが必
要である。
【００２０】図１は、本発明の化合物半導体装置の製造
方法の原理説明図である。この図において、１はＧａＡ
ｓ｛１００｝微傾斜基板、２はステップ、３はＩｎＡｓ
分子層、４はＧａＡｓ分子層、５は（ＩｎＡｓ）1 ／
（ＧａＡｓ）1 超格子を示している。
方法の原理説明図である。この図において、１はＧａＡ
ｓ｛１００｝微傾斜基板、２はステップ、３はＩｎＡｓ
分子層、４はＧａＡｓ分子層、５は（ＩｎＡｓ）1 ／
（ＧａＡｓ）1 超格子を示している。
【００２１】本発明では、結晶成長基板として｛１０
０｝面から僅か傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板、す
なわち、ＧａＡｓ｛１００｝微傾斜基板１を用いるが、
この微傾斜基板を用いることによって、
０｝面から僅か傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板、す
なわち、ＧａＡｓ｛１００｝微傾斜基板１を用いるが、
この微傾斜基板を用いることによって、
【００２２】１．例えば、傾斜角を約２°として、（Ｉ
ｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子５を成長する場合、
各ＩｎＡｓ分子層３とＧａＡｓ分子層４が、ＧａＡｓ
｛１００｝微傾斜基板１の幅１０ｎｍ程度のステップ２
の上に交互に成長するため、周期１０ｎｍ程度の分子層
ステップによって、結晶の表面は階段状になり、その結
果、高歪み層であるＩｎＡｓ分子層３は幅１０ｎｍ程度
の部分に分離され、表面応力を減少することができる。
ｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子５を成長する場合、
各ＩｎＡｓ分子層３とＧａＡｓ分子層４が、ＧａＡｓ
｛１００｝微傾斜基板１の幅１０ｎｍ程度のステップ２
の上に交互に成長するため、周期１０ｎｍ程度の分子層
ステップによって、結晶の表面は階段状になり、その結
果、高歪み層であるＩｎＡｓ分子層３は幅１０ｎｍ程度
の部分に分離され、表面応力を減少することができる。
【００２３】２．ＧａＡｓ｛１００｝微傾斜基板１のよ
うな微傾斜基板を用い、表面分子ステップを多数導入す
ることによって、いわゆるステップフロー成長が生じや
すくなり、その結果、三次元成長が抑制される。
うな微傾斜基板を用い、表面分子ステップを多数導入す
ることによって、いわゆるステップフロー成長が生じや
すくなり、その結果、三次元成長が抑制される。
【００２４】上記２つの効果によって、従来技術に比べ
て成長表面での三次元成長が生じにくくなりその結果、
従来技術に比べてよりＩｎＡｓの比率の大きな、あるい
は超格子の膜厚が厚い結晶を成長することができるよう
になる。
て成長表面での三次元成長が生じにくくなりその結果、
従来技術に比べてよりＩｎＡｓの比率の大きな、あるい
は超格子の膜厚が厚い結晶を成長することができるよう
になる。
【００２５】また、この場合、｛１００｝微傾斜基板の
傾斜方向として、〔０１１〕方向を選択することが望ま
しい。その理由は、〔０１１〕方向に傾斜した基板の表
面に発生する分子層ステップがよりステップフロー成長
を容易にするためである。
傾斜方向として、〔０１１〕方向を選択することが望ま
しい。その理由は、〔０１１〕方向に傾斜した基板の表
面に発生する分子層ステップがよりステップフロー成長
を容易にするためである。
【００２６】また、分子線エピタキシャル結晶成長法
（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：Ｍ
ＢＥ）によって成長する場合は、｛１００｝面から〔０
１１〕方向に微傾斜した基板を使い、有機金属気相結晶
成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈ
ａｓｅ Ｅｐｉｒａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）によって成長す
る場合は、｛１００｝面から〔０１−１〕方向に微傾斜
した基板を使うと好結果が得られる。
（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：Ｍ
ＢＥ）によって成長する場合は、｛１００｝面から〔０
１１〕方向に微傾斜した基板を使い、有機金属気相結晶
成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈ
ａｓｅ Ｅｐｉｒａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）によって成長す
る場合は、｛１００｝面から〔０１−１〕方向に微傾斜
した基板を使うと好結果が得られる。
【００２７】これはよく知られているように、それぞれ
の成長方法に対してこのような方向に微傾斜方向を選ん
で結晶基板上にＧａＡｓバッファー層を成長することに
よって、成長表面でのステップ間隔を揃えることができ
るからである。ステップ間隔を揃えることによってＧａ
Ａｓ障壁層と超格子量子井戸の界面の平坦性を高めるこ
とができ、良好な量子井戸を形成する上で好都合であ
る。
の成長方法に対してこのような方向に微傾斜方向を選ん
で結晶基板上にＧａＡｓバッファー層を成長することに
よって、成長表面でのステップ間隔を揃えることができ
るからである。ステップ間隔を揃えることによってＧａ
Ａｓ障壁層と超格子量子井戸の界面の平坦性を高めるこ
とができ、良好な量子井戸を形成する上で好都合であ
る。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図２は、
本発明の一実施例の化合物半導体レーザ装置の説明図で
ある。この実施例においては、ＧａＡｓ基板上に（Ｉｎ
Ａｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子量子井戸を結晶成長
し、この量子井戸層を活性層にした発振波長が１．３μ
ｍの半導体レーザ装置を製造する。
本発明の一実施例の化合物半導体レーザ装置の説明図で
ある。この実施例においては、ＧａＡｓ基板上に（Ｉｎ
Ａｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子量子井戸を結晶成長
し、この量子井戸層を活性層にした発振波長が１．３μ
ｍの半導体レーザ装置を製造する。
【００２９】この図において、１１はＧａＡｓ微傾斜基
板、１２はＧａＡｓバッファー層、１３はＡｌＧａＡｓ
クラッド層、１４はＧａＡｓガイド層、１５は（ＩｎＡ
ｓ） 1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子活性層、１６はＧａＡｓ
ガイド層、１７はＡｌＧａＡｓクラッド層、１８はＧａ
Ａｓコンタクト層を示している。
板、１２はＧａＡｓバッファー層、１３はＡｌＧａＡｓ
クラッド層、１４はＧａＡｓガイド層、１５は（ＩｎＡ
ｓ） 1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子活性層、１６はＧａＡｓ
ガイド層、１７はＡｌＧａＡｓクラッド層、１８はＧａ
Ａｓコンタクト層を示している。
【００３０】まず、｛１００｝面から〔０１−１〕方向
に２度傾けた面方位のｎ型のＧａＡｓ微傾斜基板１１を
調製する。傾斜角度を２度に選ぶと、表面の分子層ステ
ップの平均間隔は約８ｎｍで、三次元成長を抑制するた
めに有効な程度に狭い間隔になる。
に２度傾けた面方位のｎ型のＧａＡｓ微傾斜基板１１を
調製する。傾斜角度を２度に選ぶと、表面の分子層ステ
ップの平均間隔は約８ｎｍで、三次元成長を抑制するた
めに有効な程度に狭い間隔になる。
【００３１】このＧａＡｓ微傾斜基板１１を硫酸などに
よって洗浄して、結晶基板表面の酸化膜を除去したあ
と、ＭＯＶＰＥ結晶成長装置にセットして結晶成長を行
う。結晶成長法としてＭＢＥ法を用いることもできる。
成長温度を６５０〜７５０℃程度とし、各層の成長速度
を約１μｍ／ｈ程度とする。
よって洗浄して、結晶基板表面の酸化膜を除去したあ
と、ＭＯＶＰＥ結晶成長装置にセットして結晶成長を行
う。結晶成長法としてＭＢＥ法を用いることもできる。
成長温度を６５０〜７５０℃程度とし、各層の成長速度
を約１μｍ／ｈ程度とする。
【００３２】また、成長圧力を０．１気圧程度とし、成
長原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ト
リエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ジメチル亜鉛
（ＤＭＺｎ）、モノシラン（ＳｉＨ4 ）などを用いるの
が一般的であり、これらの原料のキャリアガスとしては
水素ガスを用いる。
長原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ト
リエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ジメチル亜鉛
（ＤＭＺｎ）、モノシラン（ＳｉＨ4 ）などを用いるの
が一般的であり、これらの原料のキャリアガスとしては
水素ガスを用いる。
【００３３】ＧａＡｓ微傾斜基板１１の上にｎ−ＧａＡ
ｓバッファー層１２を約２μｍ程度成長することによっ
て成長表面での分子層ステップの間隔を揃える。
ｓバッファー層１２を約２μｍ程度成長することによっ
て成長表面での分子層ステップの間隔を揃える。
【００３４】その上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
３を１μｍ程度成長する。この場合、ＡｌＧａＡｓ中の
Ａｌ組成を４０％程度とする。
３を１μｍ程度成長する。この場合、ＡｌＧａＡｓ中の
Ａｌ組成を４０％程度とする。
【００３５】その上に、ＧａＡｓガイド層１４を５０ｎ
ｍ程度成長する。
ｍ程度成長する。
【００３６】その上に、前記のような方法によって（Ｉ
ｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子活性層１５を成長す
る。この場合、（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子
活性層１５は、結晶成長表面にＡｓ→Ｇａ→Ａｓ→Ｉｎ
のように４種の原料ガスを交互に供給する、いわゆる交
互供給によって成長するのが三次元成長を抑制するため
に有効であった。また、（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）
1 超格子活性層１５の成長時には成長温度を４５０℃〜
６００℃に低温化するのが有効である。この交互供給に
よって、１ｎＡｓを１分子層、ＧａＡｓを１分子層とい
ったように順次成長する。
ｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子活性層１５を成長す
る。この場合、（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子
活性層１５は、結晶成長表面にＡｓ→Ｇａ→Ａｓ→Ｉｎ
のように４種の原料ガスを交互に供給する、いわゆる交
互供給によって成長するのが三次元成長を抑制するため
に有効であった。また、（ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）
1 超格子活性層１５の成長時には成長温度を４５０℃〜
６００℃に低温化するのが有効である。この交互供給に
よって、１ｎＡｓを１分子層、ＧａＡｓを１分子層とい
ったように順次成長する。
【００３７】また、ＩｎやＧａの１回当たりの供給量は
１分子層成長を超えないように制御することが重要で、
そのことによっても三次元成長が抑制される。また、超
格子の周期数としては１２周期（膜厚７ｎｍ）程度とす
ることによって１．３μｍで発振する半導体レーザ装置
が実現される。
１分子層成長を超えないように制御することが重要で、
そのことによっても三次元成長が抑制される。また、超
格子の周期数としては１２周期（膜厚７ｎｍ）程度とす
ることによって１．３μｍで発振する半導体レーザ装置
が実現される。
【００３８】その上に上側のＧａＡｓガイド層１６を５
０ｎｍ程度成長し、２つのガイド層で挟まれた量子井戸
であるＳＣＨ構造を完成させる。
０ｎｍ程度成長し、２つのガイド層で挟まれた量子井戸
であるＳＣＨ構造を完成させる。
【００３９】その上にｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１７
を１μｍ程度成長する。
を１μｍ程度成長する。
【００４０】その上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８を
０．３μｍ程度成長し、レーザ構造を完成する。
０．３μｍ程度成長し、レーザ構造を完成する。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＧａＡｓ等の基板上にＧａＡｓとＩｎＡｓ等の化合物半
導体からなる多層薄膜超格子構造を形成することができ
るようになり、その結果結晶基板上にＧａＡｓとＩｎＡ
ｓ等からなる超格子量子井戸を活性層とした発振波長が
１μｍ帯の半導体レーザ装置を製造できるようになり、
電子素子と光素子の集積化を可能にするなど、光通信技
術分野において寄与するところが大きい。
ＧａＡｓ等の基板上にＧａＡｓとＩｎＡｓ等の化合物半
導体からなる多層薄膜超格子構造を形成することができ
るようになり、その結果結晶基板上にＧａＡｓとＩｎＡ
ｓ等からなる超格子量子井戸を活性層とした発振波長が
１μｍ帯の半導体レーザ装置を製造できるようになり、
電子素子と光素子の集積化を可能にするなど、光通信技
術分野において寄与するところが大きい。
【図１】本発明の化合物半導体装置の製造方法の原理説
明図である。
明図である。
【図２】本発明の一実施例の化合物半導体レーザ装置の
説明図である。
説明図である。
【図３】従来の（ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子
の説明図であり、（Ａ）はＧａＡｓ基板上の（ＩｎＡ
ｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子を示し、（Ｂ）は（Ｉｎ
Ａｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子に部分的に三次元成長
が生じた場合を模式的に示している。
の説明図であり、（Ａ）はＧａＡｓ基板上の（ＩｎＡ
ｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子を示し、（Ｂ）は（Ｉｎ
Ａｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子に部分的に三次元成長
が生じた場合を模式的に示している。
１ ＧａＡｓ｛１００｝微傾斜基板 ２ ステップ ３ ＩｎＡｓ分子層 ４ ＧａＡｓ分子層 ５ （ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子 １１ ＧａＡｓ微傾斜基板 １２ ＧａＡｓバッファー層 １３ ＡｌＧａＡｓクラッド層 １４ ＧａＡｓガイド層 １５ （ＩｎＡｓ）1 ／（ＧａＡｓ）1 超格子活性層 １６ ＧａＡｓガイド層 １７ ＡｌＧａＡｓクラッド層 １８ ＧａＡｓコンタクト層 ２１ ＧａＡｓ（１００）基板 ２２ （ＩｎＡｓ）n ／（ＧａＡｓ）m 超格子 ２３ 三次元成長
Claims (5)
- 【請求項１】 ｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅か
な角度傾けた面方位の微傾斜化合物半導体基板の上に、
異なる格子定数を有する化合物半導体の多層薄膜からな
る超格子構造を成長する工程を含むことを特徴とする化
合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 ｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅か
な角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、Ｇａ
ＡｓとＩｎＡｓの多層薄膜からなる超格子構造を成長す
る工程を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 ｛１００｝面から〔０１１〕方向に僅か
な角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、分子
線エピタキシャル結晶成長法によってＧａＡｓとＩｎＡ
ｓの多層薄膜からなる超格子構造を成長する工程を含む
ことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 ｛１００｝面から〔０１−１〕方向に僅
かな角度傾けた面方位の微傾斜ＧａＡｓ基板の上に、有
機金属気相結晶成長法によってＧａＡｓとＩｎＡｓの多
層薄膜からなる超格子構造を成長する工程を含むことを
特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 ｛１００｝面から〔０１１〕方向あるい
は〔０１−１〕方向に僅かな角度傾けた面方位の微傾斜
ＧａＡｓ基板の上に、ＧａＡｓとＩｎＡｓの多層薄膜か
らなる超格子構造を成長することによって量子井戸構造
を形成し、該量子井戸構造を活性層とすることを特徴と
する半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28977192A JPH06140712A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28977192A JPH06140712A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140712A true JPH06140712A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17747556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28977192A Withdrawn JPH06140712A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140712A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998013879A1 (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-02 | Picolight Incorporated | Extended wavelength strained layer lasers |
| US5832351A (en) * | 1995-07-13 | 1998-11-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Transfer sheet and image forming apparatus |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP28977192A patent/JPH06140712A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5832351A (en) * | 1995-07-13 | 1998-11-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Transfer sheet and image forming apparatus |
| WO1998013879A1 (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-02 | Picolight Incorporated | Extended wavelength strained layer lasers |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |