JPS6242481A - 二次元量子化素子の製造方法 - Google Patents
二次元量子化素子の製造方法Info
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- JPS6242481A JPS6242481A JP18131085A JP18131085A JPS6242481A JP S6242481 A JPS6242481 A JP S6242481A JP 18131085 A JP18131085 A JP 18131085A JP 18131085 A JP18131085 A JP 18131085A JP S6242481 A JPS6242481 A JP S6242481A
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- Japan
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- quantum well
- semiconductor crystal
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- crystal
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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。
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、高性能半導体光源及び半導体発振器増幅素子
に特徴を有する半導体素子の製造法に関する。
に特徴を有する半導体素子の製造法に関する。
従来の技術
従来、半導体光源の性能向上の進展はめざましく、特に
半導体レーザの低しきい値、高出力化が進んでいる（例
えば「エレクトロニクス レターズ」Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ１１１８１０９５（１９８２））
。
半導体レーザの低しきい値、高出力化が進んでいる（例
えば「エレクトロニクス レターズ」Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ１１１８１０９５（１９８２））
。
従来の構造は一方向量子化量子井戸構造を用いるのが特
性向上にもっとも有効であるとされている。
性向上にもっとも有効であるとされている。
第３図はこのような従来の技術について具体的な適用例
を示すものである。第３図（、）は単層量子井戸層の両
側に組成勾配をつけて、キャリア光の閉じ込み効果を向
上させたＧＲＩＮ−ＳＱＷ構造、（ｂ）は多層量子井戸
（ＭＱＷ）構造である。尚、第３図において、１はｎ型
Ａｌ、ｚＧａｌ−ｘｚ Ａｓ層、２はｎ型Ｇ ａ Ａ
ａ基板、４〜１はＧ ａ Ａ ｅ層、４−２はＡ１１ｘ
Ｇａ１−、Ａｓｍ、６は濃度勾配（７）アルｎ型Ｍｘ
ｔｔ Ｇａ １＋＋ ｘ ｔｔ Ａｓ層、７はＧａＡｓ
−９ＱＷ活性層、８は濃度勾配のあるｐ型Ａｌ ｘ ｔ
ｔＧａ １−ｘ ” Ａｓ層である。
を示すものである。第３図（、）は単層量子井戸層の両
側に組成勾配をつけて、キャリア光の閉じ込み効果を向
上させたＧＲＩＮ−ＳＱＷ構造、（ｂ）は多層量子井戸
（ＭＱＷ）構造である。尚、第３図において、１はｎ型
Ａｌ、ｚＧａｌ−ｘｚ Ａｓ層、２はｎ型Ｇ ａ Ａ
ａ基板、４〜１はＧ ａ Ａ ｅ層、４−２はＡ１１ｘ
Ｇａ１−、Ａｓｍ、６は濃度勾配（７）アルｎ型Ｍｘ
ｔｔ Ｇａ １＋＋ ｘ ｔｔ Ａｓ層、７はＧａＡｓ
−９ＱＷ活性層、８は濃度勾配のあるｐ型Ａｌ ｘ ｔ
ｔＧａ １−ｘ ” Ａｓ層である。
発明が解決しようとする問題点
前述の従来例ではいずれも１方向の量子化による効果で
特性向上をはかったものである。しかしながらこの場合
、キャリアの量子化は、一方向に限られており、残りの
２方向では量子化されていない２次元電子ガスの状態で
ありその効果は十分ではない。また、従来においてもキ
ャリアの二次元量子化について理論上の考察はあるが、
具体的作成法は提案されていない。
特性向上をはかったものである。しかしながらこの場合
、キャリアの量子化は、一方向に限られており、残りの
２方向では量子化されていない２次元電子ガスの状態で
ありその効果は十分ではない。また、従来においてもキ
ャリアの二次元量子化について理論上の考察はあるが、
具体的作成法は提案されていない。
本発明は、従来全く提供されていない二次元量子化素子
の具体的作成法を提供するものである。
の具体的作成法を提供するものである。
問題点を解決するための手段
本発明により、従来の一次元量子化構造による特性向上
が不十分であるという問題点を手段として二次元量子化
構造を形成する具体的方法を提供することにより、二次
元量子化構造を有する素子の形成を可能ならしめるもの
である。
が不十分であるという問題点を手段として二次元量子化
構造を形成する具体的方法を提供することにより、二次
元量子化構造を有する素子の形成を可能ならしめるもの
である。
作 用
前記手段を用いて、二次元量子化構造を作成することに
より素子特性を従来より飛躍的に向上せしめることがで
きる。
より素子特性を従来より飛躍的に向上せしめることがで
きる。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
第１図により説明する。第１図（ａ）に示すようにビー
ム径２００人の集束イオンビーム３によりｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓ基板２上（７）ｎ型Ａｌｘ／Ｇａ、−エｌＡｓ層
１に加速１ｏＯＫｅｖでおよそ１×１０１６１−２の高
濃度で、間隔２００人の線状走査により注入を行う。
ム径２００人の集束イオンビーム３によりｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓ基板２上（７）ｎ型Ａｌｘ／Ｇａ、−エｌＡｓ層
１に加速１ｏＯＫｅｖでおよそ１×１０１６１−２の高
濃度で、間隔２００人の線状走査により注入を行う。
その後、通常の湿式エツチング液より十分濃度のエツチ
ング液により、短時間の湿式エツチングを行うと、第１
図（ｂ）のようにイオン注入部分のみがエツチングされ
、イオン注入していない部分は殆んどエツチングされな
い。これは、注入部分がアモルファス化して増速エツチ
ングされるためである。エツチング溝幅は２６０人、深
さは約６００人である。エツチング溝幅は主としてビー
ム径により、また深さは、エツチング液及び時間によっ
てコントロールされることは云うまでもない。このエツ
チングは、反応性イオンエ、ノチングによることもでき
る。以上のように超微細線状ストライブ溝を形成したウ
ェーハ上にＭＢＥまたはＭＯＣＶＤによる結晶成長によ
りＧ ａＡ ’ ／ Ａｌｘ Ｇａ １−ｘＡ”量子井
戸層４を２周期形成する。なお量子井戸層４はＧ ａ
Ａ ｓ層４−１とＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４−２が交互
に積層されている。第１図（ｃ）に示すように、互いに
半周期シフトした２段構造の多層二次元量子井戸（Ｍ２
ＤＱＷ）が形成される。この後、ｐ −Ａｌｘｔ Ｇａ
１−、ｚＡｓＡｓクララ、ｐ−ＧａＡｓキャップ層を順
次に形成し、酸化膜ストライプ構造レーザが作成できる
。このＭ１ＤＱＷレーザは、従来の一次元量子井戸を用
いたＧＲＩＮ−５ＱＷレーザやＭＯＷレーザよりも低し
きい値であり・温度特性にすぐれ、また、横モードも円
状に近く、縦モードについてもより単一性が良く、レー
ザのすべての特性について著しい向上が見られる。
ング液により、短時間の湿式エツチングを行うと、第１
図（ｂ）のようにイオン注入部分のみがエツチングされ
、イオン注入していない部分は殆んどエツチングされな
い。これは、注入部分がアモルファス化して増速エツチ
ングされるためである。エツチング溝幅は２６０人、深
さは約６００人である。エツチング溝幅は主としてビー
ム径により、また深さは、エツチング液及び時間によっ
てコントロールされることは云うまでもない。このエツ
チングは、反応性イオンエ、ノチングによることもでき
る。以上のように超微細線状ストライブ溝を形成したウ
ェーハ上にＭＢＥまたはＭＯＣＶＤによる結晶成長によ
りＧ ａＡ ’ ／ Ａｌｘ Ｇａ １−ｘＡ”量子井
戸層４を２周期形成する。なお量子井戸層４はＧ ａ
Ａ ｓ層４−１とＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層４−２が交互
に積層されている。第１図（ｃ）に示すように、互いに
半周期シフトした２段構造の多層二次元量子井戸（Ｍ２
ＤＱＷ）が形成される。この後、ｐ −Ａｌｘｔ Ｇａ
１−、ｚＡｓＡｓクララ、ｐ−ＧａＡｓキャップ層を順
次に形成し、酸化膜ストライプ構造レーザが作成できる
。このＭ１ＤＱＷレーザは、従来の一次元量子井戸を用
いたＧＲＩＮ−５ＱＷレーザやＭＯＷレーザよりも低し
きい値であり・温度特性にすぐれ、また、横モードも円
状に近く、縦モードについてもより単一性が良く、レー
ザのすべての特性について著しい向上が見られる。
〔実施例２〕
第２図により説明する。第２図０に示すようにｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ基板上にＭＢＥ成長によりｎ型Ｇ ａ Ａ
ｓバッファ層、ｎ型Ａｇｘ ｔ Ｇａ １．、、ｘ ｔ
Ａ ’ クラッド層およびＧ ａＡ ｓ ／Ａｌ、Ｇ
ａ１−ｘ Ａｓ 量子井戸を２周期形成する。しかる
後、第２図（ｂ）に示すように、ビーム径１００人の集
束イオンビームにより、間隔１５０人テ加速１ｏｏＫｅ
■でおよそ１Ｘ１０１６α−２の高濃度で線状走査イオ
ン注入する。次に、実施例１と同様の方法でエツチング
すると第２図（ｃ）のようになる。しかる後ｐ型ＡＩ
Ｇ ａ Ａ ｓクララド層ｐ型Ｇ ａ Ａ ａキャップ
層を成長形成し、酸化膜ストライプレーザを作成する。
ａ Ａ ｓ基板上にＭＢＥ成長によりｎ型Ｇ ａ Ａ
ｓバッファ層、ｎ型Ａｇｘ ｔ Ｇａ １．、、ｘ ｔ
Ａ ’ クラッド層およびＧ ａＡ ｓ ／Ａｌ、Ｇ
ａ１−ｘ Ａｓ 量子井戸を２周期形成する。しかる
後、第２図（ｂ）に示すように、ビーム径１００人の集
束イオンビームにより、間隔１５０人テ加速１ｏｏＫｅ
■でおよそ１Ｘ１０１６α−２の高濃度で線状走査イオ
ン注入する。次に、実施例１と同様の方法でエツチング
すると第２図（ｃ）のようになる。しかる後ｐ型ＡＩ
Ｇ ａ Ａ ｓクララド層ｐ型Ｇ ａ Ａ ａキャップ
層を成長形成し、酸化膜ストライプレーザを作成する。
実施例１とちがい、この場合の二次元量子構造ではｐ
−ｎ接合横方向でのバリア層には活性層が存在せず、井
戸層のみに活性層が存在することになる。しかし、バリ
ア層部分では完全に：Ｐ−ＡｌＧａＡａ−ｎ−ＡＩＧａ
Ａｇ接合となっている為、この部分で電流が流れず、井
戸層部分のみに電流が流れるので、無効電流が生じるこ
となく井戸層で形成されている二次元量子準位による特
性良好なレーザ発振が起る。尚、結晶にイオン注入した
例を示したが、適当なマスク材を用いての最終的にウェ
ー・・に線状ストライブ溝を形成しうることは容易に期
待できる。
−ｎ接合横方向でのバリア層には活性層が存在せず、井
戸層のみに活性層が存在することになる。しかし、バリ
ア層部分では完全に：Ｐ−ＡｌＧａＡａ−ｎ−ＡＩＧａ
Ａｇ接合となっている為、この部分で電流が流れず、井
戸層部分のみに電流が流れるので、無効電流が生じるこ
となく井戸層で形成されている二次元量子準位による特
性良好なレーザ発振が起る。尚、結晶にイオン注入した
例を示したが、適当なマスク材を用いての最終的にウェ
ー・・に線状ストライブ溝を形成しうることは容易に期
待できる。
発明の効果
本発明によシ二次元量子化効果を生ずる素子構造が可能
となシ、飛躍的に特性が向上する。実施例では、ＧａＡ
ｓ／ ＡｌＧａＡｓ 半導体レーザについて述べたが
、バンドギャップの異なる半導体材料を用いれば、同様
の二次元量子効果が期待される。
となシ、飛躍的に特性が向上する。実施例では、ＧａＡ
ｓ／ ＡｌＧａＡｓ 半導体レーザについて述べたが
、バンドギャップの異なる半導体材料を用いれば、同様
の二次元量子効果が期待される。
また、デバイスとして、レーザのみならず、発光素子等
の光源や、電界効果トランジスタ等の電子デバイスに応
用すれば、同様の効果が期待され、特性が向上する。
の光源や、電界効果トランジスタ等の電子デバイスに応
用すれば、同様の効果が期待され、特性が向上する。
第１図は本発明の一実施例の半導体素子の製造法の工程
図、第２図は本発明の他の実施例の半導体素子の製造法
の工程図、第３図は従来例の半導体素子の製造法の工程
図である。 １・・・・・・ｎ型ＡｌｘｔＧａ１−８ｔ Ａｓ層、２
・・・・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、３・・・・・・
集束イオンビーム、４・・・・・・ＧａＡｓ ／ Ａｄ
、Ｇａ１−ｘＡｓ量子井戸層、４−１−・−−−−Ｇ
ａ Ａ ｓ層、４ ２ ・・・・＝ Ａ １ｘＧａ１−
、 Ａ ｓ層、５−−−−−・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓバ
ッファ一層。 ／ −−−７１ＭＡｌχ′Ｇαｌ−χ′４５層／ −
−−７１堅ハノｘ’（ｒａｔ−、ｔ’Ａｓ層Ｓ −−−
ｎｊＪＬｃｒａ、、Ａｓ ）ｓ−７７７−４伸） 第３図 Ｃの）
図、第２図は本発明の他の実施例の半導体素子の製造法
の工程図、第３図は従来例の半導体素子の製造法の工程
図である。 １・・・・・・ｎ型ＡｌｘｔＧａ１−８ｔ Ａｓ層、２
・・・・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、３・・・・・・
集束イオンビーム、４・・・・・・ＧａＡｓ ／ Ａｄ
、Ｇａ１−ｘＡｓ量子井戸層、４−１−・−−−−Ｇ
ａ Ａ ｓ層、４ ２ ・・・・＝ Ａ １ｘＧａ１−
、 Ａ ｓ層、５−−−−−・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓバ
ッファ一層。 ／ −−−７１ＭＡｌχ′Ｇαｌ−χ′４５層／ −
−−７１堅ハノｘ’（ｒａｔ−、ｔ’Ａｓ層Ｓ −−−
ｎｊＪＬｃｒａ、、Ａｓ ）ｓ−７７７−４伸） 第３図 Ｃの）
Claims (2)
- （１）半導体結晶に６００Å以下の幅の線状凹部を形成
し、前記半導体結晶上にそのバンドギャップとは異なる
組成の半導体結晶と、前記半導体結晶と同一組成の結晶
を各々６００Å以下の厚さで順次、もしくはさらにこれ
を複数回繰返して、成長して得られる構造、または基板
上にバンドギャップの異なる組成の薄膜層を成長、もし
くは交互に順次成長して得られる超格子構造の結晶に、
６００Å以下の幅の線状凹部を形成して得られる構造を
有することを特徴とする半導体素子の製造法。 - （２）集束された荷電ビーム照射とそれによる選択エッ
チングの工程を用いたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体素子の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60181310A JPH0665237B2 (ja) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | 二次元量子化素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60181310A JPH0665237B2 (ja) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | 二次元量子化素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6242481A true JPS6242481A (ja) | 1987-02-24 |
| JPH0665237B2 JPH0665237B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=16098439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60181310A Expired - Fee Related JPH0665237B2 (ja) | 1985-08-19 | 1985-08-19 | 二次元量子化素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665237B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63281488A (ja) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Hitachi Ltd | 光学部品の製造方法 |
| JPH01238114A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-22 | Rikagaku Kenkyusho | 半導体量子細線作成方法 |
| JPH02194582A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 半導体量子井戸構造の製造方法 |
| EP0486128A2 (en) * | 1990-11-14 | 1992-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor optical device and a fabricating method therefor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09124045A (ja) * | 1995-10-30 | 1997-05-13 | Yukihiko Ohashi | 缶及び缶の端板 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607190A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多次元超格子及びその製法 |
| JPS60113488A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-19 | Nec Corp | １次元量子サイズ効果を有する素子の作製方法 |
-
1985
- 1985-08-19 JP JP60181310A patent/JPH0665237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607190A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多次元超格子及びその製法 |
| JPS60113488A (ja) * | 1983-11-24 | 1985-06-19 | Nec Corp | １次元量子サイズ効果を有する素子の作製方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63281488A (ja) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Hitachi Ltd | 光学部品の製造方法 |
| JPH01238114A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-22 | Rikagaku Kenkyusho | 半導体量子細線作成方法 |
| JPH02194582A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 半導体量子井戸構造の製造方法 |
| EP0486128A2 (en) * | 1990-11-14 | 1992-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor optical device and a fabricating method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665237B2 (ja) | 1994-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |