JPS63307199A - 液相エピタキシャル成長方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ２７＼−７′ 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザ等の化合物半導体素子の製造にお
いて用いられる液相エピタキシャル成長方法に関する。

従来の技術 半導体レーザは光フアイバ通信システムの実用化ととも
にその重要性を増し、さまざまな構造的改良により要求
される性能を満たすようになってきた。液相エピタキシ
ャル成長は半導体レーザのプレーナ埋込み構造を形成す
る上で重要な成長方法である。以下第６図を参照して、
ＢＣレーザやＶＳＢレーザ等のブレーナ埋込み成長を例
にとり、従来の液相エピタキシャル成長方法について説
明する。第５図において５０１はすでに電流ブロック層
及び活性層が埋込まれるべくストライプ状溝が形成され
たｎ−ＩｎＰ基板、５０２はｎ−ＩｎＰ基板５０１を設
置したスライダー、５０３は複数の成長溶液収納孔を備
えた溶液溜、５０４はｎ−ＩｎＰクラッド層成長溶液、
５０５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層成長溶液、５０６ば
ｐ−ＩｎＰクラッド層成長溶３　ヘ−ノ 液、５０７はｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層成長溶液で
ある。成長は通常の液相エピタキシャル、成長と同様に
まず昇温しで各成長溶液を均一に溶解した後、一定の冷
却速度で徐冷し、所定の成長温度に達したらｎ−ＩｎＰ
基板６０１を順次各成長溶液直下へスライドさせて成長
を行なう。ここでｎ−（ｎＧａＡｓＰ活性層５０５とｐ
−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５０７は４元混晶であるた
めｐ−４ｎＰクラッド層の必要を膜厚を考慮に入れてＩ
ｎＰ　　に格子整合するよう成長温度が固定される。

発明が解決しようとする問題点 しかし以上のような構成ではそれぞれ固定された成長温
度で格子整合条件を満たした２つの４元混晶成長溶液を
準備しなければならない。

本発明は上記のような２つの４元混晶成長溶液を必要と
する液相エピタキシャル成長方法において、２つの４元
層を１つの４元混晶成長溶液から異なる成長温度にて成
長し、成長溶液を一つ不要にしだ液４目エピタキシャル
成長方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明はＩｎＰ　基板上に順次ＩｎＧａＡｓＰ層（１）
、ＩｎＰ　層、ＩｎＧａＡｓＰ層（２）と成長する液相
エピタキシャル成長において、２つのＩｎＧａＡｓＰ層
それぞれの成長温度はＴ　ｇ　１及びＴｇ２がＩｎＧａ
ＡｓＰのＩｎＰ　　に対する格子不整合が１Δａ／ａｌ
＜ＩＸ１σ３を満たす範囲で可変とし、ＩｎＧａＡｓＰ
層（１）、ＩｎＰ層と成長した後、ＩｎＧａＡｓＰ層（
２）の成長に際して再びＩｎＧａＡｓＰ層（１）の成長
溶液にＩｎＰ　基板を接解させて成長を行なうことによ
り上記問題点を解決するものである。

作用 本発明はＩｎＰ　層をはさむ２つのＩｎＧａＡｓＰ層を
別々の成長溶液からではなく、その格子不整合が１ΔＮ
／Ｌ　ｌ（Ｉ　Ｘ　１σ３の範囲となるように同一の成
長溶液から２つのＩｎＧａＡｓＰ層を成長するようにし
たものである。

ル成長方法で、ＢＣレーザやＶＳＢレーザ等（７）　、
ｚ６　ヘーノ トライブ状溝付基板へのプレーナ埋込み成長に適用した
場合を説明する。第１図において１０１はストライプ状
溝が形成されたｎ−ＩｎＰ基板、１０２はｎ−ＩｎＰ基
板１０１を設置したスライダー、１０３は溶液溜、１０
４はｎ−ＩｎＰｎチクド層成長溶液、１０６はｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層（キャップ層）成長溶液、１０６はｐ
−ＩｎＰｎチクド層成長溶液である。

まず通常の成長溶液を均一に溶解する工程をへて、一定
速度で冷却し、所定の成長温度になったら図中■に示す
ようにｎ−ＩｎＰ基板１０１をｎ−ＩｎＰクラッド層成
長溶液１０４直下へ移動し成長を行なう。次に図中■に
示すように、ｎ−４ｎＧａＡｓＰ活性層成長溶液１０５
直下に移動し成長を行なう。

引き続き■に示すようにｐ−１ｎＰクラッド層の成長を
行う。最後に今度は■に示すようにｎ　−ＩｒｒＡ＆ｓ
Ｐ活性層の成長で用いた成長溶液１０５に再びスライダ
１０２上のｎ−ＩｎＰ基板１０１を戻し、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層を成する。

ＩｎＧａＡｓＰ４元層はＩｎＰ　基板に格子整合するｅ
　　′−＞ 成長温度からずれるとそれにつれて成長層の組成が変化
する。第２図は成長温度６３４°ＣにてＩｎＰ基板に格
子整合し、発光波長が１．２５μｍ　であるＩｎＧａＡ
ｓＰ層の、成長溶液仕込み量一定のもとてと発光波長λ
の関係を示す。一般にＩｎＧａＡｓＰ層はＩｎＰ　基板
に対し１Δａ／＆１（１０−３であれば格子不整合は大
きな問題とはならない。

したがって、第１図の成長にあたってｎ−ＩｎＧＩＬＡ
ｓＰ活性層成長溶液１０５に第２図で示される仕込み量
の成長溶液を用いれば、例えば６３６°ＣにおいてΔａ
／ａ　−５Ｘ　１０−’、λ−１．２７μｍ　）ｎ−Ｉ
　ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層を成長し、６３２°ＣＦｃおい
てΔａ／Ｌ　−＋　８Ｘ１σ４゜λ−１，２３／ｊｍの
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層を成長させることが可能
となる。この時、冷却速度０．５°Ｃ／ｍｉｎでは二相
溶液法を用いたｐ（ｎＰり７ラド層の膜厚は６３６°Ｃ
から６３２°Ｃまでの３６０　Ｓｅｃの成長で完全に溝
付基板をプレーナ化７　′・−／ することが可能であった。このようにして成長されたエ
ピタキシャル基板にｐ−ＩｎＰｎチクド層に届く選択Ｚ
ｎ拡散をほどこしてＢＣレーザを製作した所良好な特性
が再現性よく得られた。

（実施例２） 第２図かられかるようにＩΔａ／ａ　ｌ（Ｉ　Ｘ　１０
　　の範囲ではその波長λは１．２２〜１．２９μｍま
でその波長を変化させることができる。第３図は本発明
の第２実施例でＴ　Ｊ　Ｓ　（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓ　Ｊ
ｕｎｃｔｉｏｎ旦ｔｒｉｐｓ　）構造からなる三波長半
導体レーザの成長工程を説明する図である。

第３図は本実施例における成長工程を説明する図で、３
０１はｎ−ＩｎＰ基板、３０２はｎ−ＩｎＰ基板３０１
を設置したスライダー、３０３は溶液溜、３０４はｎ−
ＩｎＰ成長溶液（１）、３０５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ成
長溶液、３０６はｎ−ＩｎＰ成長溶液（２）、３０７は
ｎ　−ＩｎＧａＡｓＰ　＊　ヤ、プ層成長溶液である。

本実施例においてはｎ−ＩｎＧａＡｓＰ成長溶液３０５
から２つの波長の異なるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層を成
長するもので■→■→■→■→■→■→■あるいは■→
■→（■）→（■）→■→■→■の移動により第４図に
示すような三波長半導体レーザを成長することができる
。

第４図において４ｏ１はｎ−ＩｎＰ基板、４０２はｎ−
ＩｎＰｎチクド層（１）、４０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
活性層（１）、４０４はｎ−ＩｎＰｎチクド層（２）、
４０５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層（Ｉｔ）、４０６は
ｎ−ＩｎＰリジッド層（３）、４０７はｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰキャップ層、４０８はｐ形オーミック電極、４０９
はｎ形オーミック電極である。

ＡｌｄＺｎ拡散領域（ｐ形）を示すもので図中λ１．λ
２　で示される位置から発行する。第３図におけるｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ成長溶液３０５に第２図で示される仕込
み量の成長溶液を用いて２１〜１．２９μｍ。

λ２〜１．２２７Ｊｌの三波長半導体レーザを試作した
所、波長再現性のよい良好な特性結果が得られた。

発明の詳細 な説明したように本発明はＩｎＰ層をはさむ２つのＩｎ
ＧａＡｓＰ層の成長を同一の成長溶液力・ら９へ−７ 異なる成長温度で成長するため、成長工程が簡略化され
成長材料の節減及び作成素子のローコスト化に効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の成長工程図、第２図はＩｎ
ＧａＡｓＰの成長温度と格子不整合及び発光波長の関係
図、第３図は本発明の第２の実施例の成長工程図、第４
図は第３図に示す成長工程を用いて製作された三波長半
導体レーザの斜視図、第５図は従来の波相エピタキシャ
ル成長工程図である。 １０１　、３０１　、４０１　、５０１　・・・−ｎ−
ＩｎＰ基板、１０５・・・・・・ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活
性層（キャップ層）成長溶液。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 □丁９（ｂ） 第３ｆｆｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＩｎＰ基板上に順次第１のＩｎＧａＡｓＰ層、Ｉ
   ｎＰ層、第２のＩｎＧａＡｓＰ層と成長させるに際し、
   第２のＩｎＧａＡｓＰ層は第１のＩｎＧａＡｓＰ層と同
   一の成長溶液から成長させることを特徴とする液相エピ
   タキシャル成長方法。
2. （２）第１のＩｎＧａＡｓＰ層及び第２のＩｎＧａＡｓ
   ｐ層はそれぞれの成長温度Ｔｇ＿１及びＴｇ＿２が、Ｉ
   ｎＧａＡｓＰのＩｎＰに対する格子不整合 Δａ／ａ〔｛（ＩｎＧａＡｓＰの格子定数）−（ＩｎＰ
   の格子定数）／（ＩｎＰの格子定数）｝〕 が｜Δａ／ａ｜＜１×１０＾−＾３を満たす範囲で可変
   とすることで前記第１のＩｎＧａＡｓＰ層及び第２のＩ
   ｎＧａＡｓＰ層の前記ＩｎＰ層の膜厚を制御することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液相エピタキシ
   ャル成長方法。