JPH07249837A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置の製造方法

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JPH07249837A
JPH07249837A JP6997294A JP6997294A JPH07249837A JP H07249837 A JPH07249837 A JP H07249837A JP 6997294 A JP6997294 A JP 6997294A JP 6997294 A JP6997294 A JP 6997294A JP H07249837 A JPH07249837 A JP H07249837A
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JP
Japan
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buried layer
layer
laser device
semiconductor laser
semiconductor
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JP6997294A
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English (en)
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Yukihisa Fujita
恭久 藤田
Satoshi Fujii
智 藤井
Toshiyuki Terada
敏行 寺田
Tetsuya Suzuki
哲哉 鈴木
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造欠陥や熱によるダメージをを生じること
なく容易に埋め込みヘテロ構造を有するII−VI族化
合物半導体レーザ装置を製造することが可能な半導体レ
ーザ装置の製造方法を提供する。 【構成】 通常のMOCVD法と同程度の気圧で結晶成
長でき、かつ光による励起を行うことで通常のMOCV
D法よりも結晶成長温度が低い光MOCVD法にて埋め
込み層を形成することにより、硫黄を含む材料を埋め込
み層に用いても、即ち或る程度硫黄により気圧が高くな
っても充分な成長速度及び制御性を得ることができ、か
つ結晶成長温度が低いことから半導体装置全体への熱に
よる悪影響を回避できる。以上のことから、信頼性の高
い半導体レーザ装置が歩留まり良く製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上にII−VI族
化合物半導体からなる半導体レーザ装置の製造方法に関
し、特にレーザ発光領域の周囲に埋め込み層を有する埋
め込みへテロ構造の半導体レーザ装置の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル結晶成長
法としては主として分子線エピタキシー法(以下、本明
細書ではMBE法と略記する)が良く知られている。
【0003】一方、II−VI族化合物半導体のエピタ
キシャル結晶として砒化ガリウム(GaAs)基板上へ
セレン化亜鉛(ZnSe)の結晶を成長させ、更にドー
パントとして窒素(N)を導入して青色レーザを得るた
めのp型結晶を形成する方法や装置が近年注目されてお
り、特開昭62−88329号公報にはその一例が開示
されている。また、米国のDePuydtらによれば、
MBE法にてrfプラズマ励起セルにより活性窒素ビー
ムを発生させ、1018cm-3台の窒素ドーピングを実現
する方法が提案されており(Appl.Phys.Lett.57,2127(1
991)参照)、これにより低抵抗のp型結晶が得られるこ
とが示唆されている。
【0004】また、半導体レーザの実用的な構造とし
て、レーザ発光領域の周囲に埋め込み層を形成する埋め
込みヘテロ構造がある(例えばT.Tukada,J.Appl.Phys.4
5,4899(1974)参照)。この埋め込み層はレーザ発光領域
以外へ電流及び光が洩れることを防止することを目的と
している。
【0005】まず、レーザ発光領域以外へ電流が洩れる
ことを防止するためにはレーザ発光領域との間でpn接
合するような半導体構造を埋め込み層に形成し、逆バイ
アスをかけたり、高抵抗材で埋め込み層を形成する必要
がある。また、レーザ発光領域以外へ光が洩れることを
防止するためにはレーザ発光領域の材料よりも屈折率の
低い材料により埋め込み層を形成する必要がある。
【0006】更に、レーザ発光領域と埋め込み層とに格
子定数が異なる材料を用いると、格子不整合が生じて両
者間に応力による歪みが生じ、結晶欠陥発生の原因とな
ることから、埋め込み層はレーザ発光領域と同様な材料
で形成することが望ましい。
【0007】このような埋め込みヘテロ構造を上記した
ようなII−VI族化合物半導体半導体レーザに適用す
る場合(例えばZnSe)、特に硫黄(S)を含む材料
(ZnSまたはZnSSe等)により埋め込み層を形成
すると良いが、例えばMBE法によりZnSまたはZn
SSeを成膜させる場合、硫黄の蒸気圧が高く、充分な
成長速度及び制御性を得ることが困難であった。これは
MBE法に限らず、MOMBE法やCBE法により成膜
させる場合も同様である。
【0008】そこで、レーザ発振構造の結晶成長をMB
E法、MOMBE法またはCBE法などにより行い、比
較的高い気圧でも充分な成長速度及び制御性が得られる
MOCVD(有機金属化学気層成長)法により埋め込み
層を形成することが考えられるが、通常のMOCVD法
による結晶成長温度は上記MBE法などよりも高く、厚
い埋め込み層を形成するべく長時間の結晶成長を行う
と、先に形成したレーザ発振構造の半導体装置全体に熱
によるダメージを与える心配がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、構造欠陥や熱によるダメージをを生じること
なく容易に埋め込みヘテロ構造を有するII−VI族化
合物半導体レーザ装置を製造することが可能な半導体レ
ーザ装置の方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、基板上のII−VI族化合物半導体からなるレ
ーザ発光領域の周囲に埋め込み層を有する埋め込みヘテ
ロ構造の半導体レーザ装置の製造方法であって、基板上
にII−VI族化合物半導体によるレーザ発振構造を形
成する過程と、前記レーザ発光領域の周囲をエッチング
する過程と、光有機金属化学気層成長(光MOCVD)
法により、前記レーザ発光領域の周囲に埋め込み層を形
成する過程とをこの順番に有することを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法を提供することにより達成され
る。
【0011】
【作用】光MOCVD法は、光による励起を行うMOC
VD法であるため、通常のMOCVD法と同程度の気圧
で結晶成長でき、かつ通常のMOCVD法よりも結晶成
長温度が低い。従って、光MOCVD法により埋め込み
層を形成することにより、硫黄を含む材料を埋め込み層
に用いても充分な成長速度及び制御性を得ることがで
き、かつ結晶成長温度が低いことから半導体装置全体へ
の熱による悪影響を回避できる。
【0012】
【実施例】以下、添付の図面に従って本発明の好適実施
例について説明する。
【0013】図1は本発明に基づく第1の実施例を示し
ており、本発明方法により製造された半導体レーザ装置
の要部断面図である。砒化ガリウム(GaAs)基板1
上には、n型ZnSSeのクラッド層3と、CdZnS
e/ZnSeからなる活性層4と、p型ZnSSeのク
ラッド層5と、高濃度ドープp型ZnSe層6とがこの
順番に積層されて、レーザ発光領域2をなしている。ま
た、高濃度ドープp型ZnSe層6の上層にはAu電極
層8が形成されている。尚、GaAs基板1の裏面側に
はAu/Ge(ゲルマニウム)電極層9が形成されてい
る。
【0014】一方、レーザ発光領域2の周囲、即ち図に
於ける左右両側には高抵抗ZnSからなる埋め込み層1
0が形成されている。
【0015】以下に、上記半導体レーザ装置の製造手順
について図2(a)〜図2(c)を参照して説明する。
まず、結晶成長温度300℃、成長圧力1×10-6Torr
程度でMBE法により、基板1上にn型クラッド層3、
活性層4、p型クラッド層5及び高濃度ドープp型Zn
Se層6をこの順番に形成する(図2(a))。次に、
レーザ発光領域となるべき領域上にSiO2膜12を形
成し、これをマスクとしてレーザ発光領域2以外の領域
の各層を除去する(図2(b))。そして、基板全面に
光MOCVD法によりZnS膜13を形成し(図2
(c))、レーザ発光領域2上のZnS膜13及びSi
2膜12を除去してZnS膜13を埋め込み層10と
した後、電極層8を蒸着により形成する。このとき、マ
スク上のZnS膜13は結晶性が悪いことから他の領域
のZnS膜に比較して容易に選択エッチングにより除去
できる。
【0016】ここで、光MOCVD法によるZnS膜1
3を形成する際に、結晶成長温度を15℃〜400℃、
成長圧力を1〜760Torrとし、ArFエキシマレ
ーザを原料ガスに照射し、かつバンドギャップ以上のエ
ネルギーの光を基板1に照射する。
【0017】図3は、本発明に基づく第2の実施例を示
す図1と同様な半導体レーザ装置の要部断面図であり、
第1の実施例と同様な部分には同一の符号を付し、その
詳細な説明を省略する。
【0018】本実施例では、埋め込み層20が、レーザ
発光領域2のn型層に対応するp型ZnSSe埋め込み
層20aと、p型層に対応するn型ZnSSe埋め込み
層20bとから構成されている。また、その形成手順は
第1の実施例に於けるZnS膜の形成手順と同様であ
り、これに不純物を導入する工程が付加されている。
【0019】また、完成したp型ZnSSe埋め込み層
20a及びn型ZnSSe埋め込み層20bにはレーザ
発光領域2の各層との間が逆バイアスとなるような電圧
が印加されることとなる。それ以外は第1の実施例と同
様である。
【0020】尚、上記各実施例ではn型ZnSSeのク
ラッド層3と、CdZnSeからなる活性層4と、p型
ZnSSeのクラッド層5と、高濃度ドープp型ZnS
e層6とをMBE法により形成したが、MOMBE法や
CBE法を用いても同様であることは云うまでもない。
また、各層のII族元素としてZnを用い、VI族元素
としてS及びSeを用いたが、一般に知られているII
−II族化合物半導体の材料、即ちII族元素としてカ
ドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(M
g)、マンガン(Mn)のいずれか、VI族元素として
硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)の中から
所望に応じて選択した原料を用いて形成しても同様な結
果が得られる。但し、結晶の歪みの問題からレーザ発振
構造と埋め込み層とは格子定数の近い材料を用いること
が望ましい。加えて、上記各実施例では結晶成長基板と
して砒化ガリウム(GaAs)基板を用いたが、ZnS
eやGaP或いは砒化ガリウム(GaAs)基板上に適
宜な薄膜結晶(例えばエピタキシャル結晶成長させた砒
化ガリウム膜など)を形成させたものであっても良く、
電極はAu以外に白金(Pt)、アルミニウム(A
l)、亜鉛(Zn)、パラジウム(Pd)などを用いて
も良い。
【0021】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明に基づく半導体装置の製造方法によれば、通常のM
OCVD法と同程度の気圧で結晶成長でき、かつ光によ
る励起を行うことで通常のMOCVD法よりも結晶成長
温度が低い光MOCVD法にて埋め込み層を形成するこ
とにより、硫黄を含む材料を埋め込み層に用いても、充
分な成長速度及び制御性を得ることができ、かつ結晶成
長温度が低いことから半導体装置全体への熱による悪影
響を回避できる。以上のことから、信頼性の高い半導体
レーザ装置が歩留まり良く製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく第1の実施例に於ける本発明方
法により製造された半導体レーザ装置の要部断面図であ
る。
【図2】(a)部〜(c)部は、図1の半導体レーザ装
置の製造手順を示す断面図である。
【図3】本発明に基づく第2の実施例に於ける本発明方
法により製造された半導体レーザ装置の要部断面図であ
る。
【符号の説明】
1 GaAs基板 2 レーザ発光領域 3 n型ZnSSeクラッド層 4 CdZnSe活性層 5 p型ZnSSeクラッド層 6 高濃度ドープp型ZnSe層 8 Au電極層 9 Au/Ge電極層 10 埋め込み層 12 SiO2膜 13 ZnS膜 20 埋め込み層 20a p型ZnSSe埋め込み層 20b n型ZnSSe埋め込み層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 哲哉 相模原市淵野辺5−10−1 新日本製鐵株 式会社エレクトロニクス研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上のII−VI族化合物半導体か
    らなるレーザ発光領域の周囲に埋め込み層を有する埋め
    込みヘテロ構造の半導体レーザ装置の製造方法であっ
    て、 基板上にII−VI族化合物半導体によるレーザ発振構
    造を形成する過程と、 前記レーザ発光領域の周囲をエッチングする過程と、 光有機金属化学気層成長(光MOCVD)法により、前
    記レーザ発光領域の周囲に埋め込み層を形成する過程と
    をこの順番に有することを特徴とする半導体レーザ装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記II−VI族化合物半導体による
    レーザ発振構造をMBE法、MOMBE法及びCBE法
    のうちのいずれかの方法により形成することを特徴とす
    る請求項1に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記埋め込み層を、逆バイアスを印加
    して前記レーザ発振構造との間で電流が生じないように
    するべく、前記レーザ発振構造をなすII−VI族化合
    物半導体と格子整合すると共に該レーザ発振構造との間
    でpn接合するII−VI族化合物半導体により形成す
    ることを特徴とする請求項1若しくは請求項2に記載の
    半導体レーザ装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記埋め込み層を、前記レーザ発振構
    造をなすII−VI族化合物半導体よりも屈折率の低い
    材料により形成することを特徴とする請求項1乃至請求
    項3のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記レーザ発振構造をなすII−VI
    族化合物半導体のII族元素に、カドミウム(Cd)、
    亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、マンガン(M
    n)の中から選択される1つ若しくは2つ以上の元素を
    用い、かつVI族元素に、硫黄(S)、セレン(S
    e)、テルル(Te)の中から選択される1つ若しくは
    2つ以上の元素を用いることを特徴とする請求項1乃至
    請求項4のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方
    法。
JP6997294A 1994-03-14 1994-03-14 半導体レーザ装置の製造方法 Withdrawn JPH07249837A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003083927A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods for manufacturing compound semiconductor and compound insulator using chemical reaction and diffusion by heating, compound semiconductor and compound insulator manufactured using the method, and photocell, electronic circuit, transistor, and memory using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003083927A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods for manufacturing compound semiconductor and compound insulator using chemical reaction and diffusion by heating, compound semiconductor and compound insulator manufactured using the method, and photocell, electronic circuit, transistor, and memory using the same
KR100970732B1 (ko) * 2002-03-28 2010-07-16 삼성전자주식회사 가열에 의한 화학반응과 확산을 이용하는 화합물 반도체및 화합물 절연체의 제조 방법, 이 방법에 의한 화합물반도체 및 화합물 절연체, 이를 이용하는 광전지,전자회로, 트랜지스터 및 메모리

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