JPH0897498A - 半導体装置および半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体装置および半導体レーザ装置

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JPH0897498A
JPH0897498A JP6229500A JP22950094A JPH0897498A JP H0897498 A JPH0897498 A JP H0897498A JP 6229500 A JP6229500 A JP 6229500A JP 22950094 A JP22950094 A JP 22950094A JP H0897498 A JPH0897498 A JP H0897498A
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inp
compound semiconductor
active layer
clad layer
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JP6229500A
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Nariaki Fujii
就亮 藤井
Tatsuya Kimura
達也 木村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 活性層に隣接するＺｎドープクラッド層か
ら、Ｚｎが活性層へ拡散するのを抑制する。 【構成】 Ｚｎドープクラッド層にＦｅ又は遷移金属元
素を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｚｎを添加したｐ型
III −Ｖ族化合物半導体層から、この半導体層に隣接す
る活性層中へＺｎが拡散するのを抑制した半導体装置お
よび半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５を参照して従来の長波長レーザの構
成および製造方法を説明する。まず、図５（ａ）に示す
ように、ｐ−ＩｎＰ基板１上にｐ−ＩｎＰクラッド層
２、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｎ−ＩｎＰク
ラッド層４をＭＯＣＶＤ法により、順に成長しＤＨ構造
を形成する。
【０００３】次に、図５（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層４上にＳｉＯ膜５等の絶縁膜を形成し、Ｓ
ｉＯ膜５をエッチングマスクとしてリッジエッチングを
行なった後、ＳｉＯ膜５を選択成長マスクとして、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｐ−ＩｎＰ層６、ｎ−ＩｎＰ層７、お
よびｐ−ＩｎＰ層８を順に選択成長してブロック層を形
成する。
【０００４】次に、図５（ｃ）に示すように、ＳｉＯ膜
５を除去し、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＩｎＰクラッド層
４およびｐ−ＩｎＰ層８の上にｎ−ＩｎＰコンタクト層
９を成長させ、次いで、Ｐ−ＩｎＰ基板１およびｎ−Ｉ
ｎＰコンタクト層９上にそれぞれｐ側電極１０、ｎ側電
極１１を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように半導体レ
ーザを製造するが、その際ｐ型ドーパントとして、Ｚ
ｎ、ｎ型ドーパントとしてＳを用いる。このため、アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３成長以後の結晶成長によ
る熱処理工程中にｐ−ＩｎＰクラッド層２に添加したＺ
ｎがアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３に拡散して入り
込む。特に、ｐ−ＩｎＰクラッド層２中のＺｎ濃度が高
いほどアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層へのＺｎの拡散
は顕著になる。ＩｎＧａＡｓＰ系半導体では、Ｚｎが混
入すると半導体結晶の光学的特性を劣化させるため、活
性層へのＺｎの拡散はレーザ特性の低下の原因となる。
【０００６】この発明は、活性層へのＺｎ拡散を抑制
し、光学的特性の劣化を防止することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、活性層に隣接するｐ型III −Ｖ族化合物半導体層
を備えた半導体装置において、ｐ型III −Ｖ族化合物半
導体層にＺｎおよびＦｅを添加したものである。
【０００８】また、この発明に係る半導体装置は、活性
層に隣接するｐ型III −Ｖ族化合物半導体層を備えた半
導体装置において、ｐ型III −Ｖ族化合物半導体層にＺ
ｎおよび遷移金属元素を添加したものである。
【０００９】また、この発明に係る半導体装置は、Ｆｅ
を添加した化合物半導体層、この化合物半導体層上に形
成され化合物半導体層からＦｅを拡散すると共にＺｎを
添加したｐ型III −Ｖ族化合物半導体層、およびこの半
導体層上に形成された活性層を備えるものである。
【００１０】さらにまた、この発明に係る半導体レーザ
装置は、Ｆｅを添加した化合物半導体層、この半導体層
上に形成され上記半導体層からＦｅを拡散すると共にＺ
ｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合物半導体クラッド層、
このクラッド層上に形成された活性層、この活性層上に
形成されたｎ型III −Ｖ族化合物半導体クラッド層を備
えたものである。
【００１１】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、ＺｎとＦｅを添加したｐ型III −Ｖ族化合物半導体
クラッド層、このクラッド層に一方の面が隣接して形成
された活性層、この活性層の他方の面に隣接して形成さ
れたｎ型III −Ｖ族化合物半導体クラッド層を備えたも
のである。
【００１２】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、Ｚｎと遷移金属元素を添加したｐ型III −Ｖ族化合
物半導体クラッド層、このクラッド層に一方の面が隣接
して形成された活性層、この活性層の他方の面に隣接し
て形成されたｎ型III −Ｖ族化合物半導体クラッド層を
備えたものである。
【００１３】さらにまた、この発明に係る半導体レーザ
装置は、Ｆｅ−ＩｎＰ化合物半導体層、この半導体層上
に形成され上記半導体層からＦｅを拡散すると共にＺｎ
を添加したｐ−ＩｎＰクラッド層、このクラッド層上に
形成されたＩｎＧａＡｓＰ活性層、この活性層上に形成
されたｎ−ＩｎＰクラッド層を備えたものである。
【００１４】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、ＺｎとＦｅを添加したｐ−ＩｎＰクラッド層、この
クラッド層に一方の面が隣接して形成されたＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層、この活性層の他方の面に隣接して形成され
たｎ−ＩｎＰクラッド層を備えたものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、Ｚｎと遷移金属元素を添加したｐ−ＩｎＰクラッド
層、このクラッド層に一方の面が隣接して形成されたＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層、この活性層の他方の面に隣接して
形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層を備えたものである。
【００１６】
【作用】この発明に係る半導体装置においては、Ｚｎを
添加したｐ型III −Ｖ族化合物半導体層にＦｅ又は遷移
金属元素が存在するので、上記化合物半導体層に隣接す
る活性層へＺｎが拡散するのを抑制する。
【００１７】また、この発明に係る半導体レーザ装置に
おいては、Ｚｎを添加したｐ型III−Ｖ族化合物半導体
クラッド層にＦｅ又は遷移金属元素が存在するので、上
記クラッド層に隣接する活性層へＺｎが拡散するのを抑
制する。
【００１８】さらにまた、この発明に係る半導体レーザ
装置においては、Ｚｎを添加したｐ−ＩｎＰクラッド層
にＦｅ又は遷移金属元素が存在するので、上記クラッド
層に隣接するＩｎＧａＡｓＰ活性層へＺｎが拡散するの
を抑制する。
【００１９】
【実施例】
実施例１．図１は、この発明の一実施例に係る長波長半
導体レーザの構造およびその製造方法を工程順に示す断
面図である。
【００２０】まず、図１（ａ）に示すように、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、Ｆｅ−ＩｎＰ基板２１上にｐ−ＩｎＰクラ
ッド層２２を成長し、Ｆｅ−ＩｎＰ基板２１中のＦｅを
ｐ−ＩｎＰクラッド層２２中に拡散させる。この時の成
長条件は、通常ＭＯＣＶＤ法ＩｎＰの成長に用いられる
成長条件でよい。引き続いて、ｐ−ＩｎＰクラッド層２
２上にアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２３、ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２４を順に成長させてＤＨ構造を形成す
る。なお、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２３は、量
子井戸構造でもよい。
【００２１】次に、図１（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２４上にＳｉＯ膜２５等の絶縁膜を形成
し、このＳｉＯ膜２５をエッチングマスクとしてリッジ
エッチングを行う。引き続き、ＳｉＯ膜２５を選択成長
マスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−ＩｎＰ層２
６、ｎ−ＩｎＰ層２７、ｐ−ＩｎＰ層２８を順に選択成
長して、ブロック層を形成する。
【００２２】次に、図１（ｃ）に示すように、ＳｉＯ膜
２５を除去し、ｎ−ＩｎＰクラッド層２４およびｐ−Ｉ
ｎＰ層２８上に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＩｎＰコンタ
クト層２９を形成する。
【００２３】次に、図１（ｄ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
Ｐコンタクト層２９上にＳｉＯ膜３０等の絶縁膜を形成
し、このＳｉＯ膜３０をエッチングマスクとして、ｐ−
ＩｎＰクラッド層２２の一部まで、ｎ−ＩｎＰコンタク
ト層２９、ｐ−ＩｎＰ層２８、ｎ−ＩｎＰ層２７および
ｐ−ＩｎＰ層２６の一部をエッチングにより除去する。
【００２４】次に、図１（ｅ）に示すように、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２２、ｎ−ＩｎＰコンタクト層２９上にそ
れぞれｐ側電極３１、ｎ側電極３２を形成する。
【００２５】以上のようにして、図１（ｅ）に示すよう
な構造の長波長半導体レーザを製造するが、ここで、ｐ
型ドーパントとしてはＺｎを、ｎ型ドーパントとしては
Ｓを用いる。この実施例においては、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層２２中には、III 族サイトを占めてアクセプタとな
るＺｎと、III 族サイトを占めて深い準位を形成し電子
トラップとなるＦｅが同時に存在する。このため、ｐ−
ＩｎＰクラッド層２２中のＺｎが隣接するアンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層２３へ拡散するのが抑制される。
【００２６】図２は、二次イオン質量分析法によって測
定したドーピングプロファイルを示す図である。図２
（ａ）は、本発明の実施例１の構造の半導体レーザのド
ーピングフロファイルを示すもので、Ｆｅの存在により
活性層へのＺｎ拡散が抑制されていることがわかる。こ
れに対し、図２（ｂ）は、従来の半導体レーザの活性層
付近のドーピングプロファイルを示すもので、ｐクラッ
ド層中のＺｎが活性層全体に高濃度で拡散していること
を示している。なお、図２において、横軸はｎクラッド
層側からの深さであり、縦軸はＺｎおよびＦｅの濃度を
示している。このように、従来の半導体レーザでは、Ｚ
ｎがドープされているｐクラッド層から活性層全体へＺ
ｎが高濃度で拡散しているのに対し、実施例１のＦｅ−
ＩｎＰ基板上にＺｎドープｐクラッド層を成長したもの
においては、ｐクラッド層にＦｅ−ＩｎＰ基板からＦｅ
が拡散しているため、このＦｅの存在により、アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ活性層へのＺｎ拡散が抑制される。
【００２７】実施例２．図３は、本発明の他の実施例に
係る長波長レーザを示す断面図である。ｐ−ＩｎＰ基板
４１上にＭＯＣＶＤ法によりｐ−ＩｎＰクラッド層４２
を成長するが、その際ｐ−ＩｎＰクラッド層にはＺｎと
Ｆｅが同時にドーピングされている。ドーパントガスと
しては、例えば、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）とフエロ
セン（Ｆｅ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を用いる。引き続き、従来
のものと同様にして、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
４３、ｎ−ＩｎＰクラッド層４４、ｐ−ＩｎＰ層４６、
ｎ−ＩｎＰ層４７、ｐ−ＩｎＰ層４８、ｎ−ＩｎＰコン
タクト層４９を形成し、最後にｐ−ＩｎＰ基板４１、ｎ
−ＩｎＰコンタクト層４９にそれぞれｐ側電極５０、ｎ
側電極５１を形成する。この実施側においては、ｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層にＺｎとＦｅが存在しているので、アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層へのＺｎ拡散が抑制され
る。なお、ｐ−ＩｎＰ基板の代りにｎ−ＩｎＰ基板を用
いる長波長レーザにおいても、ｐ−ＩｎＰクラッド層に
ＺｎとＦｅをドーピングすることにより、同様の効果が
得られる。
【００２８】実施例３．図４は、本発明のさらに他の実
施例に係る長波長レーザを示す断面図である。ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板６１上にＭＯＣＶＤ法によりＦｅ−ＩｎＰ層６２
を成長させ、引き続きＦｅ−ＩｎＰ層６２上にｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２２を成長させて、Ｆｅ−ＩｎＰ層６２中
のＦｅをｐ−ＩｎＰクラッド層２２中に拡散させる。そ
の後アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２３を成長させる
以降は図１に示した実施例１のものと同じであり、図４
中図１と同一符号は図一と同一又は相当する部分を示し
ている。この実施例においても、Ｆｅ−ＩｎＰ層６２中
のＦｅが拡散しｐ−ＩｎＰクラッド層２２中にはＺｎと
共にＦｅが存在しているので、ｐ−ＩｎＰクラッド層２
２中のＺｎが隣接するアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
２３中へ拡散するのを抑制する。
【００２９】実施例４．実施例２では、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層にＺｎとＦｅを同時にドーピングすることによ
り、ＺｎがアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層中へ拡散す
るのを抑制する場合について説明したが、Ｆｅと同様に
ＩｎＰ中でIII 族サイトを占めて深い準位を形成する遷
移金属元素であるＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉのいずれ
か一つ又は二以上をＺｎと同時にｐ−ＩｎＰクラッド層
中にドーピングすることにより、隣接するアンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層中へのＺｎ拡散を抑制することがで
きる。
【００３０】実施例５．以上に説明したものは長波長レ
ーザであるが、長波長レーザに限らず、短波長レーザ、
可視光レーザにおいても、Ｚｎをドーブしたｐ型クラッ
ド層中にＦｅ又は遷移金属元素を含ませることにより、
ｐ型クラッド層から、これに隣接する活性層中へのＺｎ
拡散を抑制し、レーザ特性の劣化を防止することができ
る。また、半導体レーザに限らず、他の半導体装置にお
いても、活性層に隣接するＺｎドープｐ型III −Ｖ族半
導体層中にＺｎと共にＦｅ又は遷移金属元素を含ませる
ことにより、活性層中へのＺｎ拡散を抑制し、特性劣化
を防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【００３２】Ｚｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合物半導
体層にＦｅを添加し、又は拡散させているので、隣接す
る活性層へのＺｎ拡散が抑制され、半導体装置の特性劣
化を防止する。
【００３３】また、Ｚｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合
物半導体層に遷移金属元素を添加しているので、隣接す
る活性層へのＺｎ拡散が抑制され、半導体装置の特性劣
化を防止する。
【００３４】また、Ｚｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合
物半導体クラッド層にＦｅを添加し、又は拡散させてい
るので、隣接する活性層へのＺｎ拡散が抑制され、半導
体レーザ特性を良好にすることができる。
【００３５】また、Ｚｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合
物半導体クラッド層に遷移金属元素を添加しているの
で、隣接する活性層へのＺｎ拡散が抑制され、半導体レ
ーザの特性を良好にすることができる。
【００３６】また、Ｚｎを添加したｐ−ＩｎＰクラッド
層にＦｅを添加し、又は拡散させているので、隣接する
ＩｎＧａＡｓＰ活性層へのＺｎ拡散が抑制され、半導体
レーザの特性を良好にすることができる。
【００３７】また、Ｚｎを添加したｐ−ＩｎＰクラッド
層に遷移金属元素を添加しているので、隣接するＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層へのＺｎ拡散が抑制され、半導体レーザ
の特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例を製造方法と共に示す工
程順の断面図である。
【図２】 二次イオン質量分析法によるドーピングプロ
ファイルを示す図である。
【図３】 この発明の他の実施例を示す断面図である。
【図４】 この発明のさらに他の実施例を示す断面図で
ある。
【図５】 従来の半導体レーザをその製造方法と共に工
程順に示す断面図である。
【符号の説明】
２１ Ｆｅ−ＩｎＰ基板 ２２ ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層 ２３ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２４ ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層 ４１ ｐ−ＩｎＰ基板 ４２ ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層 ４３ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４４ ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層 ６１ ｎ−ＩｎＰ基板 ６２ Ｆｅ−Ｉ
ｎＰ層

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 活性層に隣接するｐ型III −Ｖ族化合物
    半導体層を備えた半導体装置において、上記ｐ型III −
    Ｖ族化合物半導体層にＺｎおよびＦｅを添加したことを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 活性層に隣接するｐ型III −Ｖ族化合物
    半導体層を備えた半導体装置において、上記ｐ型III −
    Ｖ族化合物半導体層にＺｎおよび遷移金属元素を添加し
    たことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 Ｆｅを添加した化合物半導体層、この化
    合物半導体層上に形成され上記化合物半導体層からＦｅ
    を拡散すると共にＺｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合物
    半導体層、このｐ型III −Ｖ族化合物半導体層上に形成
    された活性層を備えた半導体装置。
  4. 【請求項４】 Ｆｅを添加した化合物半導体層、この化
    合物半導体層上に形成され上記化合物半導層からＦｅを
    拡散すると共にＺｎを添加したｐ型III −Ｖ族化合物半
    導体クラッド層、このクラッド層上に形成された活性
    層、この活性層上に形成されたｎ型III −Ｖ族化合物半
    導体クラッド層を備えた半導体レーザ装置。
  5. 【請求項５】 ＺｎとＦｅを添加したｐ型III −Ｖ族化
    合物半導体クラッド層、このクラッド層に一方の面が隣
    接して形成された活性層、この活性層の他方の面に隣接
    して形成されたｎ型III −Ｖ族化合物半導体クラッド層
    を備えた半導体レーザ装置。
  6. 【請求項６】 Ｚｎと遷移金属元素を添加したｐ型III
    −Ｖ族化合物半導体クラッド層、このクラッド層に一方
    の面が隣接して形成された活性層、この活性層の他方の
    面に隣接して形成されたｎ型III −Ｖ族化合物半導体ク
    ラッド層を備えた半導体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 Ｆｅ−ＩｎＰ化合物半導体層、この化合
    物半導体層上に形成され上記化合物半導体層からＦｅを
    拡散すると共にＺｎを添加したｐ−ＩｎＰクラッド層、
    このクラッド層上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ活性層、
    この活性層上に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層を備え
    た半導体レーザ装置。
  8. 【請求項８】 ＺｎとＦｅを添加したｐ−ＩｎＰクラッ
    ド層、このクラッド層に一方の面が隣接して形成された
    ＩｎＧａＡｓＰ活性層、この活性層の他方の面に隣接し
    て形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層を備えた半導体レー
    ザ装置。
  9. 【請求項９】 Ｚｎと遷移金属元素を添加したｎ−Ｉｎ
    Ｐクラッド層、このクラッド層に一方の面が隣接して形
    成されたＩｎＧａＡｓＰ活性層、この活性層の他方の面
    に隣接して形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層を備えた半
    導体レーザ装置。
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