JPS625330B2 - - Google Patents

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JPS625330B2
JPS625330B2 JP54036426A JP3642679A JPS625330B2 JP S625330 B2 JPS625330 B2 JP S625330B2 JP 54036426 A JP54036426 A JP 54036426A JP 3642679 A JP3642679 A JP 3642679A JP S625330 B2 JPS625330 B2 JP S625330B2
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JP
Japan
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layer
type
semiconductor
solution
substrate
Prior art date
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Expired
Application number
JP54036426A
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English (en)
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JPS55128822A (en
Inventor
Kazuo Sakai
Shigeyuki Akiba
Juichi Matsushima
Akinari Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
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Publication date
Application filed by Kokusai Denshin Denwa KK filed Critical Kokusai Denshin Denwa KK
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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は選択成長を行う液相エピタキシヤル成
長法に関するものである。
従来、同一平面上に異なる組成を持つ半導体を
二次元的に配置させる場合には、あらかじめ選択
的にエツチングをした基板を用いてその上に結晶
成長させるか、又は酸化膜を保護膜として結晶成
長時に選択的にエツチングをした後、引き続いて
結晶成長を行うといつた方法がとられていた。あ
らかじめ選択的にエツチングをした基板を用いる
場合には、基板が長時間室温で大気に、又、高温
で結晶成長雰囲気にさらされる結果、不純物汚染
及び半導体構成元素の解離といつた問題を生じ
る。又、酸化膜を保護膜として選択エツチングの
後結晶成長を行う場合には、酸化膜上には結晶が
成長しないので、結晶成長膜厚を制御しないと、
平坦な表面が得られない。
本発明は上記の問題を解決することのできる液
相エピタキシヤル成長方法を提供するものであ
る。
本発明では、金属溶液中への組成の異なる半導
体の溶解速度の差を利用して、半導体薄膜を保護
膜とする半導体の結晶成長時の雰囲気中における
選択エツチング工程及びそれに引き続く結晶成長
工程により、同一平面上に異なる組成を持つ半導
体を二次元的に配置させる液相エピタキシヤル成
長法である。
以下本発明を従来例と対比して詳細に説明す
る。
まず、従来例を半導体レーザの作成を例にとつ
て説明する。半導体レーザにおいては横モードの
安定化が大きな課題となつており、これを実現す
るいくつかの構造が提案されてきた。第1図は横
モードを安定化するレーザの一例の断面を示した
ものである。この構造では、活性層3に接する光
閉じこめ層4の外側の部分を発光波長の光を吸収
する組成の部分5と吸収しない組成の部分6′の
二組の異なる半導体で構成し、発光領域3′の実
効屈折率をその外側の部分に比べて大きくするこ
とにより、横モードの制御を図つている。
以下に第1図のレーザをInGaAsP系を用いて
実現する場合の従来の工程の一例を説明する。第
2図aに示すようにn型InP基板1上に、n型
InP2、In1-sGasAstP1-t(0.42t≦s≦0.50t)層
3、p型InP層4、n型In1-vGavAswP1-w(0.42w
≦v≦0.50w)層5を順次形成する。次に、ホ
ト・リソグラフイ技術及び化学エツチングによ
り、第2図bに示すように、In1-vGavAswP1-w
5の中央部分を溝状に除去する。こうして得られ
たウエハーを基板として、その上に第2図cに示
すようにp型In1-pGapAsqP1-q(0.42q≦p≦
0.50q)層6の成長を行う。なお、半導体層3,
5,6の禁止帯幅をそれぞれEg3,Eg5,Eg6とす
るとEg5<Eg3<Eg6の関係を満足するようにす
る。この後、基板研磨、電極7,8の形成及び劈
開を経て、レーザが作成される。こうした工程で
は、発光領域3′に近接した光閉じこめ領域4′が
結晶成長開始前に高温で長時間結晶成長雰囲気に
さらされる為、不純物に汚染されやすく、又構成
元素が解離しやすかつた。その為、発光領域3′
に悪影響を及ぼす可能性があつた。
本発明による液相エピタキシヤル成長法によれ
ば、結晶成長時に基板を選択的にエツチングした
後、結晶成長を行うことが可能となる為、長時間
室温で大気に、又高温で結晶成長雰囲気にさらさ
れる事による不純物汚染、半導体構成元素の解離
の問題はさけられる。以下に波長約1.3μmで発
振するレーザを例にとつて、その作成工程を説明
する。
実施例 1 第3図aに示すように、n型InP基板1上に、
n型InP層2、In1-sGasAstP1-t(0.42t≦s≦
0.50t、0.58≦t≦0.65)層3、p型InP層4(第
四の半導体層)、n型In1-vGavAswP1-w(0.42w≦
v≦0.50w、かつ0.7≦w≦1)層5(第一の半導
体層)、n型In1-xGaxAsyP1-y(0.42y≦x≦
0.50y、0≦y≦0.65)層9(第二の半導体層)
を順次形成する。
次にホト・リソグラフイ技術及び化学エツチン
グにより、第3図bに示すように、
In1-xGaxAsyP1-y層9の中央部分を溝状に除去す
る。こうして得られたウエハーを基板として、液
相エピタキシヤル成長法によりその上に第三の半
導体層としてIn1-pGapAsqP1-q(0.42q≦p≦
0.50q)層6の成長を行う。この成長直前に、例
えばIn溶媒中のPの液相成分の割合が約0.55原子
パーセントである溶液を、水素雰囲気中温度約
630℃で上記ウエハーと接触させると、
In1-xGaxAsyP1-y層9、InP層4は上記溶液にはほ
とんど溶解せず、In1-vGavAswP1-w層5は上記溶
液に容易に溶け込む。そこで、この溶液を用いて
In1-xGaxAsyP1-y層9、InP層4を保護膜として、
In1-vGavAswP1-w層5の中央部分を第3図cに示
すごとく溝状に選択的にエツチングする。その
後、引き続いて適当な成分比を持つ溶液を用い
て、p型In1-pGapAsqP1-q(0.42q≦p≦0.50q)
層6を第3図dに示すように形成する。この時、
半導体層3,5,6の禁止帯幅をそれぞれEg3
Eg5,Eg6とすると、Eg5<Eg3<Eg6の関係を満
足するようにする。この溶液によるエツチングの
際、半導体層4,9の上にはInP層が析出する場
合もあるが、この析出層がp型となるように溶液
中にZn等の不純物を入れておけば問題はない。
こうして得られたウエハーは、第1図に示す構造
と比べ、In1-xGaxAsyP1-y層9がある点は異なる
が、発光領域3′の実効屈折率を、その外側に比
して大きくせしめ、よつて横モードの安定化をは
かるという機能の点では変りがない。
なお、第一の半導体層が金属溶液によつてエツ
チングをされる間に、第二の半導体層がエツチン
グをされる場合でも、第一の半導体層を選択的に
エツチングした後に、第二の半導体層が残存し、
保護膜としての機能を有していれば、差支えな
い。
実施例 2 実施例1では、選択的にエツチングされる第一
の半導体層が一種類である場合を示したが二種類
以上積層されてもかまわない。例えば、第4図a
に示すように、n型InP基板1上に、n型InP層
2、In1-sGasAstP1-t(0.42t≦s≦0.50t)層3、
p型InP層4、n型In1-vGavAswP1-w(0.42w≦v
≦0.50w、0.7≦w≦1)層5、n型
In1-nGanAsoP1-o(0.42n≦m≦0.50n、かつ0.7≦
n≦1)層10、n型In1-xGaxAsyP1-y(0.42y≦
x≦0.50y、かつ0≦y≦0.65)層9を順次形成
する。この実施例では、第一の半導体層に層5と
層10が含まれる。次に、In1-xGaxAsyP1-y層9
の中央部分を第4図bに示すように溝状に除去し
た後、このウエハーを基板として液相エピタキシ
ヤル成長法により成長を行う。この際に先ず、In
溶媒中の液相成分の割合が約0.55原子パーセント
である溶液を水素雰囲気中温度約630℃で上記ウ
エハーと接触させて、InP層4とIn1-xGaxAsyP1-y
層9を保護膜として第4図cに示すように、
In1-nGanAsoP1-o層10とIn1-vGavAswP1-w層5
を選択的にエツチングする。その後、引き続いて
適当な成分比を持つ溶液を用いて、p型
In1-pGapAsqP1-q(0.42q≦p≦0.50q)層6を第
4図dに示すように形成する。
実施例 3 選択的にエツチングされる第一の半導体層が2
種類以上である他の実施例を示す。第5図aに示
すように、第一の半導体層が2種類の組成の半導
体層5及び10で同一平面上に形成されている場
合である。例えば、n型InP基板1上に、n型
InP層2、In1-sGasAstP1-t(0.42t≦s≦0.50t)層
3、p型InP層4、n型In1-vGavAswP1-w(0.42w
≦v≦0.50w、0.7≦w≦1)層5、n型
In1-nGanAsoP1-o(0.42n≦m≦0.50n、かつ0.7≦
n≦1)層10、n型In1-xGaxAsyP1-y(0.42y≦
x≦0.50y、0≦y≦0.65)層9を第5図aに示
すように順次形成する。次に、In1-xGaxAsyP1-y
層9の中央部分を第5図bに示すように溝状に除
去した後、このウエハーを基板として液相エピタ
キシヤル成長法により成長を行う。この際に、先
ずIn溶媒中のPの液相成分の割合が約0.55原子%
である溶液を水素雰囲気中温度約630℃で上記ウ
エハーと接触させて、InP層4、In1-xGaxAsyP1-y
層9を保護膜として第5図cに示すように
In1-nGanAsoP1-o層10とIn1-vGavAswP1-w層5
を選択的にエツチングする。その後、引き続いて
適当な成分比を持つ溶液を用いてp型
In1-pGapAsqP1-q(0.42q≦p≦0.50q)層6を第
5図dに示すように形成する。
実施例 4 以上の実施例では、金属溶液によつて選択エツ
チングをされる半導体が表面に露出している場合
について述べたが、必ずしも表面に露出している
必要はない。例えば、第6図aに示すように、n
型InP基板1上にn型InP層2、In1-sGasAstP1-t
(0.42t≦s≦0.50t)層3、p型InP層4、n型
In1-vGavAswP1-w(0.42w≦v≦0.50w、0.7≦w
≦1)層5、n型In1-xGaxAsyP1-y(0.42y≦x≦
0.50y、0≦y≦0.65)層9を順次形成する。次
に、In1-xGaxAsyP1-y層9を第6図bに示すよう
に溝状に一部分の膜厚が薄くなるようにエツチン
グを行う。このウエハーを基板として液相エピタ
キシヤル成長法により成長を行う。この際に先
ず、In溶媒中のPの液相成分の割合が0ないし
0.4原子%である溶液を水素雰囲気中温度約630℃
で上記ウエハーと接触させて、第6図cに示すよ
うにIn1-xGaxAsyP1-y層9を一様にエツチングし
た後、引き続いてIn溶媒中のPの液相成分の割合
が約0.55原子%である溶液を水素雰囲気中におい
て温度約630℃でこのウエハーと接触させて、
InP層4、In1-xGaxAsyP1-y層9を保護膜として第
6図dに示すようにIn1-vGavAswP1-w層5を選択
的にエツチングする。その後引き続いて適当な成
分比を持つ溶液を用いて、p型In1-pGapAsqP1-q
(0.42q≦p≦0.50q)層6を第6図eに示すよう
に形成する。
以上の実施例では、第四の半導体層4がInPで
ある場合について説明したが、この第四の半導体
層4にはIn1-kGakAslP1-l(0.42 l≦k≦0.50
l、0≦l≦0.65)を用いることができる。又、
本発明は、半導体レーザに限らず半導体素子作成
一般に適用可能である。実施例では、InGaAsP
系において選択エツチング用の金属溶液としてIn
にPを溶解させたものを用いる組合せについて述
べたが、金属溶液への溶解速度の異なる組合せの
半導体を選べば、どのような組成の半導体、金属
溶液の組合せでも適用可能である。半導体がp
型、n型又は真性半導体のいずれであるかを問わ
ず適用可能である。
以上、半導体レーザの作成を例にとつて詳細に
説明したように、本発明の液相エピタキシヤル成
長法では、成長直前に金属溶液により基板を選択
エツチングすることにより、従来行われているよ
うな結晶成長を行つたウエハーを大気中で加工処
理した後、再度結晶成長を行うという工程中で起
りがちな基板への不純物汚染及び基板表面の半導
体構成元素の解離による素子特性への影響を避け
ることができ、その工業的価値は極めて大であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体レーザの断面、第2図は第1図
の半導体レーザを従来の方法で作成する工程を説
明するための断面図、第3図は本発明の方法で作
成する工程を説明するための断面図、第4図、第
5図、第6図は本発明の他の実施例を説明するた
めの断面図である。 1……n型InP基板、2……n型InP層、3…
…活性層、3′……発光領域、4……光閉じ込め
層、4′……光閉じ込め領域、5……発光波長の
光を吸収する部分、6……p型InGaAsP層、
7,8……電極、9,10……n型InGaAsP
層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 In溶媒中のPの液相成分の割合がほぼ0.55原
    子パーセントである溶液に溶け込む溶解速度の少
    なるIn1-kGakAslP1-l(0.42 l≦k≦0.50 l、0
    ≦l≦0.65)の第四の半導体層上に、該溶液に溶
    け込む溶解速度の大なるIn1-vGavAswP1-w
    (0.42w≦v≦0.50w、0.7≦w≦1)の第一の半導
    体層を少なくとも1層と、前記溶液に溶け込む溶
    解速度の小なるIn1-xGaxAsyP1-y(0.42y≦x≦
    0.50y、0≦y≦0.65)の第二の半導体である保
    護層を形成し、前記第一の半導体層を結晶成長時
    の雰囲気中で次に結晶成長すべき第三の半導体層
    の導電型と同一の導電型の層を析出する前記溶液
    により選択的にエツチングをし、そのエツチング
    により得られる基板上に前記雰囲気中で引き続い
    てIn1-pGapAsqP1-q(0.42q≦p≦0.50q)の該第
    三の半導体層を結晶成長させることを特徴とする
    液相エピタキシヤル成長方法。
JP3642679A 1979-03-28 1979-03-28 Method of epitaxial growth at liquid phase Granted JPS55128822A (en)

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GB2105099B (en) * 1981-07-02 1985-06-12 Standard Telephones Cables Ltd Injection laser
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