JPH0831651B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPH0831651B2 JPH0831651B2 JP27140486A JP27140486A JPH0831651B2 JP H0831651 B2 JPH0831651 B2 JP H0831651B2 JP 27140486 A JP27140486 A JP 27140486A JP 27140486 A JP27140486 A JP 27140486A JP H0831651 B2 JPH0831651 B2 JP H0831651B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電流狭窄及び光閉じ込め層を有する低閾値
発振半導体レーザの製造方法に関するものである。
発振半導体レーザの製造方法に関するものである。
従来の電流狭窄及び光閉じ込め層を有する半導体レー
ザの製造方法は、該電流狭窄及び光閉じ込め層をII−VI
族化合物半導体で埋め込み成長により形成する場合、次
の様な方法が用いられていた。亜鉛を構成元素に含むII
−VI族化物半導体及びその混晶のMOCVD法による埋め込
み成長する場合には、原料として亜鉛ソースにはジメチ
ル亜鉛:(CH3)2Zn,ジエチル亜鉛:(C2H5)2Zn等のジ
アルキル亜鉛を用い、硫化水素:H2S及びセレン化水素:H
2Se等のVI族水素化物と反応させて成長するのが通例で
あった。
ザの製造方法は、該電流狭窄及び光閉じ込め層をII−VI
族化合物半導体で埋め込み成長により形成する場合、次
の様な方法が用いられていた。亜鉛を構成元素に含むII
−VI族化物半導体及びその混晶のMOCVD法による埋め込
み成長する場合には、原料として亜鉛ソースにはジメチ
ル亜鉛:(CH3)2Zn,ジエチル亜鉛:(C2H5)2Zn等のジ
アルキル亜鉛を用い、硫化水素:H2S及びセレン化水素:H
2Se等のVI族水素化物と反応させて成長するのが通例で
あった。
しかし前述の従来技術では、前記ジアルキル亜鉛が活
性であるため、VI族水素化物との混合と同時に室温近傍
でも気相中でジアルキル亜鉛とVI族水素化物との反応が
進行し、埋め込み用の基板表面に原料が到達する以前に
微粒子状の反応生成物が形成されてしまうという問題点
を有する。この微粒子が基板表面に付着し、基板表面で
進行する薄膜成長プロセスに悪影響を及ぼすために、得
られる結晶には、漏れ電流が発生するような欠陥が生ず
るという問題点を有していた。
性であるため、VI族水素化物との混合と同時に室温近傍
でも気相中でジアルキル亜鉛とVI族水素化物との反応が
進行し、埋め込み用の基板表面に原料が到達する以前に
微粒子状の反応生成物が形成されてしまうという問題点
を有する。この微粒子が基板表面に付着し、基板表面で
進行する薄膜成長プロセスに悪影響を及ぼすために、得
られる結晶には、漏れ電流が発生するような欠陥が生ず
るという問題点を有していた。
また基板表面に原料が到達する前に反応してしまうた
めに、従来技術では、ジアルキル亜鉛とVI族水素化物を
別の導入口を使って基板直近から導入せねばならない。
従って基板表面上において原料の分配が不均一であるた
め、膜厚および電気的特性が、基板上で不均一であると
いう問題点を有していた。そこで本発明は、このような
問題点を解決するもので、その目的とするところは、均
一に比抵抗が高く、結晶性が良いために、良好な電流狭
窄及び光閉じ込め層となるII−VI族化合物半導体を埋め
込み層とする半導体レーザの製造方法を提供するところ
にある。
めに、従来技術では、ジアルキル亜鉛とVI族水素化物を
別の導入口を使って基板直近から導入せねばならない。
従って基板表面上において原料の分配が不均一であるた
め、膜厚および電気的特性が、基板上で不均一であると
いう問題点を有していた。そこで本発明は、このような
問題点を解決するもので、その目的とするところは、均
一に比抵抗が高く、結晶性が良いために、良好な電流狭
窄及び光閉じ込め層となるII−VI族化合物半導体を埋め
込み層とする半導体レーザの製造方法を提供するところ
にある。
本発明の半導体レーザの製造方法は、亜鉛を構成元素
に含むII−VI族化合物半導体より成る電流狭窄及び光閉
じ込め層が、ジアルキル亜鉛とジアルキルセレンの付加
体である有機亜鉛化合物を亜鉛ソースとする有機金属気
相熱分解法(MOCVD法)によって形成されることを特徴
としている。
に含むII−VI族化合物半導体より成る電流狭窄及び光閉
じ込め層が、ジアルキル亜鉛とジアルキルセレンの付加
体である有機亜鉛化合物を亜鉛ソースとする有機金属気
相熱分解法(MOCVD法)によって形成されることを特徴
としている。
本発明の上記の構成によれば、ジアルキル亜鉛(以下
R2Znと記す)とジアルキルセレン(以下R2Seと記す)の
等モル混合によって得られる付加体をZnソースとして用
いる事によりR2ZnのVI族水素化物に対する反応性を低下
させることができる。R2ZnとR2Seの結合はさほど強固で
ないため、基板近傍の加熱体において、付加体は容易に
解離し、生じたR2ZnがVI族水素化物と反応することによ
り基板上での薄膜成長が起こる。R2Seな熱分解しにくい
ため薄膜成長に関与せず、単にR2Znの反応抑制剤として
作用する。
R2Znと記す)とジアルキルセレン(以下R2Seと記す)の
等モル混合によって得られる付加体をZnソースとして用
いる事によりR2ZnのVI族水素化物に対する反応性を低下
させることができる。R2ZnとR2Seの結合はさほど強固で
ないため、基板近傍の加熱体において、付加体は容易に
解離し、生じたR2ZnがVI族水素化物と反応することによ
り基板上での薄膜成長が起こる。R2Seな熱分解しにくい
ため薄膜成長に関与せず、単にR2Znの反応抑制剤として
作用する。
従って、基板到達前でのR2ZnとVI族水素化物との気相
中での反応が起こりにくく、微粒子の形成が起きない、
従って、比抵抗の高い良質な結晶層による電流狭窄及び
光閉じ込め層ができる。また、原料ソースの反応管中へ
の導入をII族とVI族で別々に基板直近で行なう必要がな
いため、均一な半導体層の形成が可能である。
中での反応が起こりにくく、微粒子の形成が起きない、
従って、比抵抗の高い良質な結晶層による電流狭窄及び
光閉じ込め層ができる。また、原料ソースの反応管中へ
の導入をII族とVI族で別々に基板直近で行なう必要がな
いため、均一な半導体層の形成が可能である。
第1図は本発明の実施例における半導体レーザの主要
断面図である。(102)のn型GaAs単結晶基板上に(10
3)のn型GaAsバッファ層、(104)のn型AlGaAsクラッ
ド層、(105)のGaAsあるいはAlGaAs活性層と(106)の
逆メサ形状リブ型に形成されたP型AlGaAsクラッド層、
及び(108)のP型GaAsコンタクト層からなり、リブ両
端は(107)のZnSe等のII−VI族化合物半導体で埋め込
まれている。(108)のコンタクト層の上面の、ZnSeは
エッチング工程によってとられており(109)のP型オ
ーミック電極が形成されている。(101)のn型オーミ
ック電極が形成され、(109)と(101)の間に電流を順
方向に流すことにより(105)の活性層に電荷注入が起
こり、キャリア再結合の発光が、共振器端面間で増幅さ
れて、レーザ光が発振される。その場合、(107)のZnS
e層は、10MΩcm以上の比抵抗を有しており、注入電流
は、リブの場所以外を流れることはほとんどない。従っ
て、レーザ発振は、リブ直下の活性層のみでおこり、む
だな電流が流れないので閾値電流密度は減少する。ま
た、リブ側面の埋め込み成長は、これをAlGaAs系の化合
物半導体層で行なった場合(106)の接合に平衡な平面
とリブ側面の結晶面が異なるために、側面近傍には界面
が発生し、そこに流れる漏れ電流のために劣化が早ま
る。しかしながらZnSe等のII−VI族化合物半導体のMOCV
D法による成長は、成長結晶面の選択性がほとんどな
く、リブ側面の埋め込み成長後は、界面の形成が見られ
ない。
断面図である。(102)のn型GaAs単結晶基板上に(10
3)のn型GaAsバッファ層、(104)のn型AlGaAsクラッ
ド層、(105)のGaAsあるいはAlGaAs活性層と(106)の
逆メサ形状リブ型に形成されたP型AlGaAsクラッド層、
及び(108)のP型GaAsコンタクト層からなり、リブ両
端は(107)のZnSe等のII−VI族化合物半導体で埋め込
まれている。(108)のコンタクト層の上面の、ZnSeは
エッチング工程によってとられており(109)のP型オ
ーミック電極が形成されている。(101)のn型オーミ
ック電極が形成され、(109)と(101)の間に電流を順
方向に流すことにより(105)の活性層に電荷注入が起
こり、キャリア再結合の発光が、共振器端面間で増幅さ
れて、レーザ光が発振される。その場合、(107)のZnS
e層は、10MΩcm以上の比抵抗を有しており、注入電流
は、リブの場所以外を流れることはほとんどない。従っ
て、レーザ発振は、リブ直下の活性層のみでおこり、む
だな電流が流れないので閾値電流密度は減少する。ま
た、リブ側面の埋め込み成長は、これをAlGaAs系の化合
物半導体層で行なった場合(106)の接合に平衡な平面
とリブ側面の結晶面が異なるために、側面近傍には界面
が発生し、そこに流れる漏れ電流のために劣化が早ま
る。しかしながらZnSe等のII−VI族化合物半導体のMOCV
D法による成長は、成長結晶面の選択性がほとんどな
く、リブ側面の埋め込み成長後は、界面の形成が見られ
ない。
第2図も本発明の実施例における半導体レーザの主要
断面図である。(202)のn型GaAs単結晶基板上に(20
3)のn型GaAsバッファ層、(204)のn型AlGaAsクラッ
ド層、(205)のGaAsあるいはAlGaAs活性層と(206)の
順メサ形状リブ型に形成されたP型AlGaAsクラッド層、
及び(208)のP型GaAsコンタクト層からなり、リブ両
端は(207)のZnSe等のII−VI族化合物半導体で埋め込
まれている。(208)のコンタクト層の上面のZnSeはエ
ッチング工程によって、とられており、(209)のP型
オーミック電極が形成されている。(201)のn型オー
ミック電極が形成される。実施例第1図の場合と同様
に、この実施例においても、同様の理由により低閾値、
高信頼性の半導体レーザが製造できる。
断面図である。(202)のn型GaAs単結晶基板上に(20
3)のn型GaAsバッファ層、(204)のn型AlGaAsクラッ
ド層、(205)のGaAsあるいはAlGaAs活性層と(206)の
順メサ形状リブ型に形成されたP型AlGaAsクラッド層、
及び(208)のP型GaAsコンタクト層からなり、リブ両
端は(207)のZnSe等のII−VI族化合物半導体で埋め込
まれている。(208)のコンタクト層の上面のZnSeはエ
ッチング工程によって、とられており、(209)のP型
オーミック電極が形成されている。(201)のn型オー
ミック電極が形成される。実施例第1図の場合と同様
に、この実施例においても、同様の理由により低閾値、
高信頼性の半導体レーザが製造できる。
第3図に本発明の実施例における半導体レーザの製造
工程を示す図である。(301)のn型GaAs単結晶基板にM
OCVD法により、(306)のn型GaAsバッファ層、(305)
のn型AlGaAsクラッド層、(304)のGaAsあるいはAlGaA
s活性層、(303)のP型AlGaAsクラッド層(302)のP
型GaAsコンタクト層が順次積層される(第2図
(b))。次に通常のフォト工程によって、ストライプ
状のリブを形成する。(第3図(c))。次にまたMOCV
D法により(307)のZnSe層を埋め込み成長をする(第3
図(d))。次に再度フォト工程により、リブの上のZn
Se層をエッチングする(第3図(e))。次に(308)
のP型オーミック電極、(309)のn型オーミック電極
を形成する(第3図(f))。
工程を示す図である。(301)のn型GaAs単結晶基板にM
OCVD法により、(306)のn型GaAsバッファ層、(305)
のn型AlGaAsクラッド層、(304)のGaAsあるいはAlGaA
s活性層、(303)のP型AlGaAsクラッド層(302)のP
型GaAsコンタクト層が順次積層される(第2図
(b))。次に通常のフォト工程によって、ストライプ
状のリブを形成する。(第3図(c))。次にまたMOCV
D法により(307)のZnSe層を埋め込み成長をする(第3
図(d))。次に再度フォト工程により、リブの上のZn
Se層をエッチングする(第3図(e))。次に(308)
のP型オーミック電極、(309)のn型オーミック電極
を形成する(第3図(f))。
第3図(d)におけるZnSe層の埋め込み成長の方法を
第4図を用いて説明する。第4図は本発明において用い
られたZnSe層の埋め込み成長のためのMOCVD装置の基本
構成図である。(414)の反応の反応管中におかれたグ
ラファイト製サセプター(416)の上に第3図(c)に
示したリブ形成のされた基板(415)が置かれ、(417)
の高周波発振器により誘導加熱される。反応管内部は
(419)のターボ分子ポンプ(420)のロータリーポンプ
によって高真空状態に維持された後、原料ガスを導入し
て、(418)のロータリポンプ及び(421)の廃ガス処理
系により所定の圧力に設定される。Znソースである付加
体はバブラー(407)に封入されている。キャリアガス
及びセレン化水素はそれぞれボンベ(401),(402)に
充填されている。キャリアガス及びセレン化水素ガス
は、マスフローコントローラ(405),(406)によっ
て、その流量が制御される。バブラー(407)に封入さ
れた付加体は、恒温槽により所定の温度に維持されてい
る。バブラーの中に適当量のキャリアーガスを導入しバ
ブリングを行なうことにより所望の量の付加体が反応管
中に導入される。セレン化水素ガスは反応管の導入前
に、付加体と合流し、反応管中に導入される。この混合
気体による薄膜成長が基板上に、第3図(d)の状態が
実現される。基板温度は300〜400℃、付加体バブリング
量は、−15℃において10〜40SCCM,H2Seの流量は4〜20S
CCM,キャリアガスを含む全流量は4〜6SLM,反応ガス圧
力は30〜150Torrに設定されている。20×30mmの基板上
で、このZnSe埋め込み層の膜厚は平均値から10%以内の
ばらつきの範囲内であった。
第4図を用いて説明する。第4図は本発明において用い
られたZnSe層の埋め込み成長のためのMOCVD装置の基本
構成図である。(414)の反応の反応管中におかれたグ
ラファイト製サセプター(416)の上に第3図(c)に
示したリブ形成のされた基板(415)が置かれ、(417)
の高周波発振器により誘導加熱される。反応管内部は
(419)のターボ分子ポンプ(420)のロータリーポンプ
によって高真空状態に維持された後、原料ガスを導入し
て、(418)のロータリポンプ及び(421)の廃ガス処理
系により所定の圧力に設定される。Znソースである付加
体はバブラー(407)に封入されている。キャリアガス
及びセレン化水素はそれぞれボンベ(401),(402)に
充填されている。キャリアガス及びセレン化水素ガス
は、マスフローコントローラ(405),(406)によっ
て、その流量が制御される。バブラー(407)に封入さ
れた付加体は、恒温槽により所定の温度に維持されてい
る。バブラーの中に適当量のキャリアーガスを導入しバ
ブリングを行なうことにより所望の量の付加体が反応管
中に導入される。セレン化水素ガスは反応管の導入前
に、付加体と合流し、反応管中に導入される。この混合
気体による薄膜成長が基板上に、第3図(d)の状態が
実現される。基板温度は300〜400℃、付加体バブリング
量は、−15℃において10〜40SCCM,H2Seの流量は4〜20S
CCM,キャリアガスを含む全流量は4〜6SLM,反応ガス圧
力は30〜150Torrに設定されている。20×30mmの基板上
で、このZnSe埋め込み層の膜厚は平均値から10%以内の
ばらつきの範囲内であった。
以上述べたように本発明によれば、II−VI族化合物半
導体の電流狭窄及び光閉じ込め層が、ジアルキル亜鉛と
ジアルキルセレンの付加体である有機亜鉛ソースとする
MOCVD法によって形成されているために、II−VI族化合
物半導体の結晶性が良く、比抵抗が10MΩcm以上のほと
んど漏れ電流のない電流狭窄層が実現できる。そのこと
により、閾値電流密度が小さく、信頼性の高い半導体レ
ーザを製造できるという効果を有する。更に、広い面積
に亘って膜厚の均一性の良い、電流狭窄及び光閉じ込め
層が可能であるため、特性のそろった半導体レーザを高
い歩留りで製造可能であるという効果を有する。
導体の電流狭窄及び光閉じ込め層が、ジアルキル亜鉛と
ジアルキルセレンの付加体である有機亜鉛ソースとする
MOCVD法によって形成されているために、II−VI族化合
物半導体の結晶性が良く、比抵抗が10MΩcm以上のほと
んど漏れ電流のない電流狭窄層が実現できる。そのこと
により、閾値電流密度が小さく、信頼性の高い半導体レ
ーザを製造できるという効果を有する。更に、広い面積
に亘って膜厚の均一性の良い、電流狭窄及び光閉じ込め
層が可能であるため、特性のそろった半導体レーザを高
い歩留りで製造可能であるという効果を有する。
第1図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す主要断
面図である。 第2図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す主要断
面図である。 第3図(a)〜(f)は本発明の半導体レーザの一実施
例を示す製造工程図である。 第4図は本発明の半導体レーザのII−VI族化合物半導体
層の成長方法を示すMOCVD装置の基本構成図である。 (102),(202),(301)……n型GaAs基板 (103),(203),(306)……n型GaAsバッファ層 (104),(204),(305)……n型AlGaAsクラッド層 (105),(205),(304)……GaAsあるいはAlGaAs活
性層 (106),(206),(303)……P型AlGaAsクラッド層 (108),(208),(302)……P型GaAsコンタクト層 (107),(207),(307)……ZnSe埋め込み層 (109),(209),(308)……P型オーミック電極 (101),(201),(309)……n型オーミック電極 (401),(402)……ガスボンベ (403),(404),(405),(406)……マスフローコ
ントローラ (407)……付加体バブラ (408),(409),(410),(411),(412),(41
3),(422),(423)……バルブ (414)……反応管 (415)……基板 (416)……サセプター (417)……高周波発振器 (418),(420)……ロータリーポンプ (419)……ターボ分子ポンプ (421)……廃ガス処理装置
面図である。 第2図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す主要断
面図である。 第3図(a)〜(f)は本発明の半導体レーザの一実施
例を示す製造工程図である。 第4図は本発明の半導体レーザのII−VI族化合物半導体
層の成長方法を示すMOCVD装置の基本構成図である。 (102),(202),(301)……n型GaAs基板 (103),(203),(306)……n型GaAsバッファ層 (104),(204),(305)……n型AlGaAsクラッド層 (105),(205),(304)……GaAsあるいはAlGaAs活
性層 (106),(206),(303)……P型AlGaAsクラッド層 (108),(208),(302)……P型GaAsコンタクト層 (107),(207),(307)……ZnSe埋め込み層 (109),(209),(308)……P型オーミック電極 (101),(201),(309)……n型オーミック電極 (401),(402)……ガスボンベ (403),(404),(405),(406)……マスフローコ
ントローラ (407)……付加体バブラ (408),(409),(410),(411),(412),(41
3),(422),(423)……バルブ (414)……反応管 (415)……基板 (416)……サセプター (417)……高周波発振器 (418),(420)……ロータリーポンプ (419)……ターボ分子ポンプ (421)……廃ガス処理装置
Claims (1)
- 【請求項1】III−V族化合物半導体よりなる活性層及
びクラッド層から構成され、電流狭窄及び光閉じ込め層
が亜鉛を構成元素に含むII−VI族化合物半導体から構成
される半導体レーザの製造方法において、前記II−VI族
化合物半導体がジアルキル亜鉛とジアルキルセレンの付
加体である有機亜鉛化合物を亜鉛ソースとする有機金属
気相熱分解法によって形成されることを特徴とする半導
体レーザの製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27140486A JPH0831651B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体レ−ザの製造方法 |
FR8714606A FR2606223B1 (fr) | 1986-10-29 | 1987-10-22 | Laser a semiconducteur et son procede de fabrication |
US07/113,788 US4856013A (en) | 1986-10-29 | 1987-10-28 | Semiconductor laser having an active layer and cladding layer |
DE19873736497 DE3736497A1 (de) | 1986-10-29 | 1987-10-28 | Halbleiterlaser und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27140486A JPH0831651B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63124593A JPS63124593A (ja) | 1988-05-28 |
JPH0831651B2 true JPH0831651B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17499582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27140486A Expired - Lifetime JPH0831651B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-11-14 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0831651B2 (ja) |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP27140486A patent/JPH0831651B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63124593A (ja) | 1988-05-28 |
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