JP2001024278A - 半導体薄膜の成長方法、および半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の成長方法、および半導体レーザ装置の製造方法Info
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- JP2001024278A JP2001024278A JP2000167192A JP2000167192A JP2001024278A JP 2001024278 A JP2001024278 A JP 2001024278A JP 2000167192 A JP2000167192 A JP 2000167192A JP 2000167192 A JP2000167192 A JP 2000167192A JP 2001024278 A JP2001024278 A JP 2001024278A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ZnやMg等のp型ドーパントをドーピング
したp型層半導体薄膜にエッチングなどの加工を施した
後、その上に半導体薄膜を再成長させる工程において、
下地となるp層の半導体薄膜のキャリャ濃度の変化を制
御しながら、半導体薄膜を再成長させることを可能にす
ることにある。 【解決手段】 p型ドーパントがドーピングされた層を
含む半導体薄膜が基板上に形成され、前記p型ドーパン
トがドーピングされた層の少なくとも一部を露出させた
後、その上に半導体薄膜を再成長させる半導体薄膜の成
長方法において、前記半導体薄膜が、減圧成長により成
長されると共に、少なくとも、前記基板の温度を再成長
を開始する温度に昇温させる工程中に、前記露出された
層のp型ドーパント金属の有機金属化合物の気体を、前
記基板上に供給してなることを特徴とする。
したp型層半導体薄膜にエッチングなどの加工を施した
後、その上に半導体薄膜を再成長させる工程において、
下地となるp層の半導体薄膜のキャリャ濃度の変化を制
御しながら、半導体薄膜を再成長させることを可能にす
ることにある。 【解決手段】 p型ドーパントがドーピングされた層を
含む半導体薄膜が基板上に形成され、前記p型ドーパン
トがドーピングされた層の少なくとも一部を露出させた
後、その上に半導体薄膜を再成長させる半導体薄膜の成
長方法において、前記半導体薄膜が、減圧成長により成
長されると共に、少なくとも、前記基板の温度を再成長
を開始する温度に昇温させる工程中に、前記露出された
層のp型ドーパント金属の有機金属化合物の気体を、前
記基板上に供給してなることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜をエッ
チング、その他の加工を行った後、その上に半導体薄膜
を再成長する場合の成長方法に関する。
チング、その他の加工を行った後、その上に半導体薄膜
を再成長する場合の成長方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスク、コンパクトディスク等に使
用される光学部品を用いたシステムは、単一縦モードで
発振する半導体レーザが必要となる。半導体レーザで単
一縦モード発振を得るためには、回折格子を用いた分布
帰還型(Distributed Feedback:
DFB)レーザ、あるいは分布反射型(Distrib
uted Bragg Reflector:DBR)
レーザがあり、開発が進められている。単一縦モード発
振する構造をもち、かつ横モード制御構造をもつ半導体
レーザを実現するためにはレーザ構造内に回折格子と電
流狭窄構造を作り込む必要があり、そのためエッチング
工程と、再成長工程が繰り返し行われる。
用される光学部品を用いたシステムは、単一縦モードで
発振する半導体レーザが必要となる。半導体レーザで単
一縦モード発振を得るためには、回折格子を用いた分布
帰還型(Distributed Feedback:
DFB)レーザ、あるいは分布反射型(Distrib
uted Bragg Reflector:DBR)
レーザがあり、開発が進められている。単一縦モード発
振する構造をもち、かつ横モード制御構造をもつ半導体
レーザを実現するためにはレーザ構造内に回折格子と電
流狭窄構造を作り込む必要があり、そのためエッチング
工程と、再成長工程が繰り返し行われる。
【0003】例えば、DFB半導体レーザの製造方法に
おいて、p−Al0.25Ga0.75Asガイド層上に回折格
子を刻印した後、n−GaAs電流ブロック層を再成長
する工程及び、電流経路を作り込むため、n−GaAs
電流ブロック層を一部エッチング除去してストライプを
形成した後、p−Al0.7Ga0.3Asクラッド層、p−
GaAsコンタクト層を再成長する工程がある。
おいて、p−Al0.25Ga0.75Asガイド層上に回折格
子を刻印した後、n−GaAs電流ブロック層を再成長
する工程及び、電流経路を作り込むため、n−GaAs
電流ブロック層を一部エッチング除去してストライプを
形成した後、p−Al0.7Ga0.3Asクラッド層、p−
GaAsコンタクト層を再成長する工程がある。
【0004】この再成長工程の場合、再成長温度は75
0℃以上で行われるが、このような高温で再成長を行う
と、ストライプ内のp型ガイド層15からp型ドーパン
ト(Zn)が再蒸発し、キャリャ濃度が2×1017cm
-3程度まで低下する。このようにキャリャ濃度が低下す
る結果、p型層の電子に対する障壁高さが減少し、半導
体レーザ素子が高温動作するとき、活性層に注入したキ
ャリャのうち10%程度がp型層にオーバーフローする
ため、閾値電流が急激に上昇するという問題があった。
0℃以上で行われるが、このような高温で再成長を行う
と、ストライプ内のp型ガイド層15からp型ドーパン
ト(Zn)が再蒸発し、キャリャ濃度が2×1017cm
-3程度まで低下する。このようにキャリャ濃度が低下す
る結果、p型層の電子に対する障壁高さが減少し、半導
体レーザ素子が高温動作するとき、活性層に注入したキ
ャリャのうち10%程度がp型層にオーバーフローする
ため、閾値電流が急激に上昇するという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】Znをp型ドーパント
として成長したAlGaAs膜は成長温度が高温になる
に従いドーピング効率が減少することが知られている
が、実際に本発明者が減圧MOCVD法により、Znを
p型ドーパントとして成長したAlGaAs膜のドーピ
ング効率を求めると、図10の結果を得た。図10から
明らかなように、高温側でドーピング効率が急激に減少
するのは高温になるに従い、Znの再蒸発が激しくなる
ためである。次にZnを1×1018cm-3ドーピングし
た、AlGaAs膜を600℃から800℃でアニール
した後のキャリャ濃度を測定したものが図11である。
図11に示されるように、Znをドーピングした膜を再
昇温すると、前述のようにZnは再蒸発が激しいため、
キャリャ濃度が著しく減少してしまうという問題があ
る。
として成長したAlGaAs膜は成長温度が高温になる
に従いドーピング効率が減少することが知られている
が、実際に本発明者が減圧MOCVD法により、Znを
p型ドーパントとして成長したAlGaAs膜のドーピ
ング効率を求めると、図10の結果を得た。図10から
明らかなように、高温側でドーピング効率が急激に減少
するのは高温になるに従い、Znの再蒸発が激しくなる
ためである。次にZnを1×1018cm-3ドーピングし
た、AlGaAs膜を600℃から800℃でアニール
した後のキャリャ濃度を測定したものが図11である。
図11に示されるように、Znをドーピングした膜を再
昇温すると、前述のようにZnは再蒸発が激しいため、
キャリャ濃度が著しく減少してしまうという問題があ
る。
【0006】従来の製造方法では、p型層成長時には1
×1018cm-3のキャリャ濃度が確保できているが、エ
ッチング工程後、750℃以上で再成長を行っているた
め、ストライプ内のp型ガイド層からp型ドーパント
(Zn)が再蒸発し、キャリャ濃度が2×1017cm-3
程度まで低下する。このためp型層の電子に対する障壁
高さが減少し、高温動作時においては活性層に注入した
キャリャのうち10%程度がp型層にオーバーフローす
るため、閾値電流が急激に上昇するという問題があっ
た。
×1018cm-3のキャリャ濃度が確保できているが、エ
ッチング工程後、750℃以上で再成長を行っているた
め、ストライプ内のp型ガイド層からp型ドーパント
(Zn)が再蒸発し、キャリャ濃度が2×1017cm-3
程度まで低下する。このためp型層の電子に対する障壁
高さが減少し、高温動作時においては活性層に注入した
キャリャのうち10%程度がp型層にオーバーフローす
るため、閾値電流が急激に上昇するという問題があっ
た。
【0007】このようにZnをドーピングしたp型層に
エッチング工程と半導体薄膜の再成長工程との繰り返し
を必要とするデバイス製造工程において、再成長時に下
地となるp層のドーパントが熱により蒸発し、キャリャ
濃度が低下し、設計通りの値に正確に制御することが困
難であった。同様の問題はMg等のp型ドーパントでも
発生する。
エッチング工程と半導体薄膜の再成長工程との繰り返し
を必要とするデバイス製造工程において、再成長時に下
地となるp層のドーパントが熱により蒸発し、キャリャ
濃度が低下し、設計通りの値に正確に制御することが困
難であった。同様の問題はMg等のp型ドーパントでも
発生する。
【0008】この発明は、上記の問題を考慮してなさ
れ、その目的とするところは、ZnやMg等のp型ドー
パントをドーピングしたp型層半導体薄膜にエッチング
などの加工を施した後、その上に半導体薄膜を再成長さ
せる工程において、下地となるp層の半導体薄膜のキャ
リャ濃度の変化を制御しながら、半導体薄膜を再成長さ
せることを可能にすることにある。
れ、その目的とするところは、ZnやMg等のp型ドー
パントをドーピングしたp型層半導体薄膜にエッチング
などの加工を施した後、その上に半導体薄膜を再成長さ
せる工程において、下地となるp層の半導体薄膜のキャ
リャ濃度の変化を制御しながら、半導体薄膜を再成長さ
せることを可能にすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体薄膜
の成長方法は、p型ドーパントがドーピングされた層を
含む半導体薄膜が基板上に形成され、前記p型ドーパン
トがドーピングされた層の少なくとも一部を露出させた
後、その上に半導体薄膜を再成長させる半導体薄膜の成
長方法において、前記半導体薄膜は、減圧成長により成
長されると共に、少なくとも、前記基板の温度を再成長
を開始する温度に昇温させる工程中に、前記露出された
層のp型ドーパント金属の有機金属化合物の気体を、前
記基板上に供給してなることによって、上記の目的を達
成する。
の成長方法は、p型ドーパントがドーピングされた層を
含む半導体薄膜が基板上に形成され、前記p型ドーパン
トがドーピングされた層の少なくとも一部を露出させた
後、その上に半導体薄膜を再成長させる半導体薄膜の成
長方法において、前記半導体薄膜は、減圧成長により成
長されると共に、少なくとも、前記基板の温度を再成長
を開始する温度に昇温させる工程中に、前記露出された
層のp型ドーパント金属の有機金属化合物の気体を、前
記基板上に供給してなることによって、上記の目的を達
成する。
【0010】本発明に係る半導体薄膜の成長方法は、前
記成長方法において、更に、前記露出される、p型ドー
パントがドーピングされた層が、III族元素中のAl
組成比が0以上0.25以下の半導体層であることによって
上記の目的を達成する。
記成長方法において、更に、前記露出される、p型ドー
パントがドーピングされた層が、III族元素中のAl
組成比が0以上0.25以下の半導体層であることによって
上記の目的を達成する。
【0011】本発明に係る半導体薄膜の成長方法は、前
記成長方法において、更に、前記再成長させる半導体薄
膜が、n型半導体層を含んでなることによって、上記の
目的を達成する。
記成長方法において、更に、前記再成長させる半導体薄
膜が、n型半導体層を含んでなることによって、上記の
目的を達成する。
【0012】本発明に係る半導体薄膜の成長方法は、前
記成長方法において、更に、前記露出される、p型ドー
パントがドーピングされた層が、回折格子を含んでなる
ことによって、上記の目的を達成する。
記成長方法において、更に、前記露出される、p型ドー
パントがドーピングされた層が、回折格子を含んでなる
ことによって、上記の目的を達成する。
【0013】本発明に係る半導体薄膜の成長方法は、前
記成長方法において、更に、少なくとも、前記露出され
る、p型ドーパントがドーピングされた層と、前記再成
長させる半導体薄膜とは、略、同じ成長温度にて形成さ
れてなることによって、上記の目的を達成する。
記成長方法において、更に、少なくとも、前記露出され
る、p型ドーパントがドーピングされた層と、前記再成
長させる半導体薄膜とは、略、同じ成長温度にて形成さ
れてなることによって、上記の目的を達成する。
【0014】本発明に係る半導体薄膜の成長方法は、前
記成長方法において、更に、前記p型ドーパントが、Z
n、Mgであることによって、上記の目的を達成する。
記成長方法において、更に、前記p型ドーパントが、Z
n、Mgであることによって、上記の目的を達成する。
【0015】本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法
は、分布帰還型の半導体レーザ装置の製造方法であっ
て、p型ドーパントがドーピングされた層を含む半導体
薄膜を基板上に形成し、このp型ドーパントがドーピン
グされた層の少なくとも一部が露出するよう回折格子を
形成する工程と、前記露出された層のp型ドーパント金
属の有機金属化合物の気体を、前記基板上に供給しなが
ら、前記基板温度を昇温させる工程と、前記回折格子を
含む半導体薄膜上に、再成長半導体薄膜を形成する工程
と、を含んでなることによって、上記の目的を達成す
る。
は、分布帰還型の半導体レーザ装置の製造方法であっ
て、p型ドーパントがドーピングされた層を含む半導体
薄膜を基板上に形成し、このp型ドーパントがドーピン
グされた層の少なくとも一部が露出するよう回折格子を
形成する工程と、前記露出された層のp型ドーパント金
属の有機金属化合物の気体を、前記基板上に供給しなが
ら、前記基板温度を昇温させる工程と、前記回折格子を
含む半導体薄膜上に、再成長半導体薄膜を形成する工程
と、を含んでなることによって、上記の目的を達成す
る。
【0016】本発明は、ZnやMg等のp型ドーパント
をドーピングしたp型半導体薄膜にエッチングなどの加
工を施した後、その上に半導体薄膜を再成長させる工程
において、基板温度を再成長開始温度まで上昇させる
際、ドーパント金属の有機金属化合物の気体を基板上に
供給することにより、下地となるp型層のドーパントの
蒸発を抑制し、下地の半導体薄膜層のキャリャ濃度の変
化を抑制し、キャリャ濃度を設計に近い値に制御しなが
ら、半導体薄膜を再成長させる方法を提供するものであ
る。
をドーピングしたp型半導体薄膜にエッチングなどの加
工を施した後、その上に半導体薄膜を再成長させる工程
において、基板温度を再成長開始温度まで上昇させる
際、ドーパント金属の有機金属化合物の気体を基板上に
供給することにより、下地となるp型層のドーパントの
蒸発を抑制し、下地の半導体薄膜層のキャリャ濃度の変
化を抑制し、キャリャ濃度を設計に近い値に制御しなが
ら、半導体薄膜を再成長させる方法を提供するものであ
る。
【0017】以下、本発明の作用を記載する。
【0018】この発明によれば、ZnやMg等のp型ド
ーパントをドーピングしたp型半導体薄膜にエッチング
などの加工を施した後、その上に半導体薄膜を再成長さ
せる工程において、基板温度を再成長開始温度まで上昇
させる際、ドーパント金属の有機金属化合物の気体を基
板上に流すことにより、下地となる半導体薄膜のキャリ
ャ濃度の変化を制御し、キャリャ濃度を設計に近い値に
制御しながら、半導体薄膜を再成長させることが可能と
なる。このため、エッチング工程と半導体薄膜の再成長
工程の繰り返しを必要とするデバイス製造工程でキャリ
ャ濃度を設計に近い値に制御することが可能となる。
ーパントをドーピングしたp型半導体薄膜にエッチング
などの加工を施した後、その上に半導体薄膜を再成長さ
せる工程において、基板温度を再成長開始温度まで上昇
させる際、ドーパント金属の有機金属化合物の気体を基
板上に流すことにより、下地となる半導体薄膜のキャリ
ャ濃度の変化を制御し、キャリャ濃度を設計に近い値に
制御しながら、半導体薄膜を再成長させることが可能と
なる。このため、エッチング工程と半導体薄膜の再成長
工程の繰り返しを必要とするデバイス製造工程でキャリ
ャ濃度を設計に近い値に制御することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図面を参照して詳細に説明する。 (実施例1)図1は、本発明の第1の実施例によるDF
B型半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図
中、10はn−GaAs基板、11はn−GaASバッ
ファー層、12はn−Al0.5Ga0.5Asクラッド層、
13はノンドープAl0.13Ga0.87As活性層、14は
p−Al0.5Ga0.5Asキャリャ・バリヤ層、15はp
−Al0.25Ga0.75Asガイド層、16はp−Al0.6
Ga0.4Asエッチング・ストップ層、17はn−Ga
As電流ブロック層、18はp−Al0.7Ga0.3Asク
ラッド層、19はp−GaAsコンタクト層20は回折
格子、21はp側電極、22はn側電極をそれぞれ示
す。
て、図面を参照して詳細に説明する。 (実施例1)図1は、本発明の第1の実施例によるDF
B型半導体レーザの概略構造を示す断面図である。図
中、10はn−GaAs基板、11はn−GaASバッ
ファー層、12はn−Al0.5Ga0.5Asクラッド層、
13はノンドープAl0.13Ga0.87As活性層、14は
p−Al0.5Ga0.5Asキャリャ・バリヤ層、15はp
−Al0.25Ga0.75Asガイド層、16はp−Al0.6
Ga0.4Asエッチング・ストップ層、17はn−Ga
As電流ブロック層、18はp−Al0.7Ga0.3Asク
ラッド層、19はp−GaAsコンタクト層20は回折
格子、21はp側電極、22はn側電極をそれぞれ示
す。
【0020】この半導体レーザでは、ストライプ外でn
−GaAs電流ブロック層17が活性層13に近接して
おかれており、このn−GaAs層17が光吸収層とし
て働くため、ストライプ内部とストライプ外部とで複素
屈折率の差が生じ、これにより水平方向の光閉じ込めが
実現される。
−GaAs電流ブロック層17が活性層13に近接して
おかれており、このn−GaAs層17が光吸収層とし
て働くため、ストライプ内部とストライプ外部とで複素
屈折率の差が生じ、これにより水平方向の光閉じ込めが
実現される。
【0021】次に、内蔵された回折格子の効果について
説明する。すなわち、回折格子により共振器方向のみの
光が増幅され、ある閾値に達するとレーザ発振する。そ
のときの発振波長λは次式で示される。
説明する。すなわち、回折格子により共振器方向のみの
光が増幅され、ある閾値に達するとレーザ発振する。そ
のときの発振波長λは次式で示される。
【0022】λ=2・neff・Λ/m (m=1,
2,3,・・・・・) ここでneffは等価屈折率、Λは回折格子の周期であ
る。従って、回折格子の周期Λを変化させれば、発振波
長λを変化させることができる。
2,3,・・・・・) ここでneffは等価屈折率、Λは回折格子の周期であ
る。従って、回折格子の周期Λを変化させれば、発振波
長λを変化させることができる。
【0023】次に、上記構成の半導体レーザの本発明に
よる製造方法について説明する。図2〜図7は図1に示
した半導体レーザの製造工程を示す図である。
よる製造方法について説明する。図2〜図7は図1に示
した半導体レーザの製造工程を示す図である。
【0024】まず、原料として、III族有機金属(トリ
メチルガリウム・トリメチルアルミニウム)と、V族水
素化物(アルシン)とを、n型ドーパント材料としてセ
レン化水素、p型ドーパント材料としてジエチルジンク
を使用し、減圧(100torr)MOCVD法によ
り、図2に示すように面方位(100)のGaAs基板
10上に、厚さ0.5μmのn−GaAsバッファー層
11、厚さ0.8μmのn−Al0.5Ga0.5Asクラッ
ド層12、厚さ0.08μmのノンドープAl0.13Ga
0.87As活性層13、厚さ0.05μmのp−Al0.5
Ga0.5Asキヤリャ・バリヤ層14、厚さ0.15μ
mのp−Al0.25Ga0.75Asガイド層15を連続成長
させる。ここまでの成長は成長温度750℃で行う。
メチルガリウム・トリメチルアルミニウム)と、V族水
素化物(アルシン)とを、n型ドーパント材料としてセ
レン化水素、p型ドーパント材料としてジエチルジンク
を使用し、減圧(100torr)MOCVD法によ
り、図2に示すように面方位(100)のGaAs基板
10上に、厚さ0.5μmのn−GaAsバッファー層
11、厚さ0.8μmのn−Al0.5Ga0.5Asクラッ
ド層12、厚さ0.08μmのノンドープAl0.13Ga
0.87As活性層13、厚さ0.05μmのp−Al0.5
Ga0.5Asキヤリャ・バリヤ層14、厚さ0.15μ
mのp−Al0.25Ga0.75Asガイド層15を連続成長
させる。ここまでの成長は成長温度750℃で行う。
【0025】続いて、図3に示すように、厚さ1000
Åのフォトレジストを塗布し、2光束干渉露光装置を用
いてフォトレジスト上に周期3468Åの3次回折格子
25を形成する。次いで、図4に示すように、化学エッ
チングにより厚さ0.15μmのp−Al0.25Ga0.75
Asガイド層15に深さ0.1μmの回折格子20を転
写する。
Åのフォトレジストを塗布し、2光束干渉露光装置を用
いてフォトレジスト上に周期3468Åの3次回折格子
25を形成する。次いで、図4に示すように、化学エッ
チングにより厚さ0.15μmのp−Al0.25Ga0.75
Asガイド層15に深さ0.1μmの回折格子20を転
写する。
【0026】次に、図5に示すように、MOCVD法に
より、厚さ0.02μmのp−Al0.6Ga0.4Asエッ
チング・ストップ層16、厚さ0.5μmのn−GaA
s電流ブロック層17を連続成長させる。この第2回目
の成長は、成長温度750℃で行うが、このときジエチ
ルジンクを基板上に流しながら、基板温度を750℃ま
で上昇させる。これにより下地となるp−Al0.25Ga
0.75Asガイド層15のキヤリャ濃度の低下を抑制でき
る。 続いて、図6に示すように、フォトレジスト26
をマスクとして、アンモニア系のエッチャントを用いた
化学エッチングによりn−GaAs電流ブロック層17
をp−AlGaAsエッチング・ストツプ層16が露出
するまで、エッチングする。さらに引き続き、HFによ
りp−Al0.25Ga0.75Asガイド層15が露出するま
で、p−AlGaAsエッチング・ストツプ層16をエ
ッチング除去し、底部の幅がストライプ状の溝を形成す
る。
より、厚さ0.02μmのp−Al0.6Ga0.4Asエッ
チング・ストップ層16、厚さ0.5μmのn−GaA
s電流ブロック層17を連続成長させる。この第2回目
の成長は、成長温度750℃で行うが、このときジエチ
ルジンクを基板上に流しながら、基板温度を750℃ま
で上昇させる。これにより下地となるp−Al0.25Ga
0.75Asガイド層15のキヤリャ濃度の低下を抑制でき
る。 続いて、図6に示すように、フォトレジスト26
をマスクとして、アンモニア系のエッチャントを用いた
化学エッチングによりn−GaAs電流ブロック層17
をp−AlGaAsエッチング・ストツプ層16が露出
するまで、エッチングする。さらに引き続き、HFによ
りp−Al0.25Ga0.75Asガイド層15が露出するま
で、p−AlGaAsエッチング・ストツプ層16をエ
ッチング除去し、底部の幅がストライプ状の溝を形成す
る。
【0027】次に、MOCVD法により厚さ2μmのp
−Al0.7Ga0.3Asクラッド層18、厚さ1μmのp
−GaAsコンタクト層19を連続成長する。この3回
目の成長も750℃で行うが、第2回目の再成長と同様
に、ジエチルジンクを基板上に流しながら、基板温度を
750℃まで上昇させる。これにより、ストライプ内の
p−Al0.25Ga0.75Asガイド層15のキヤリャ濃度
の低下を抑制できる。その後、通常の電極作成工程によ
り、p−GaAsコンタクト層21上にp型電極21
を、n−GaAs基板の下面にn型電極22を被着する
ことによつて、前記図1に示した構造の半導体レーザ用
ウェハを作製した。
−Al0.7Ga0.3Asクラッド層18、厚さ1μmのp
−GaAsコンタクト層19を連続成長する。この3回
目の成長も750℃で行うが、第2回目の再成長と同様
に、ジエチルジンクを基板上に流しながら、基板温度を
750℃まで上昇させる。これにより、ストライプ内の
p−Al0.25Ga0.75Asガイド層15のキヤリャ濃度
の低下を抑制できる。その後、通常の電極作成工程によ
り、p−GaAsコンタクト層21上にp型電極21
を、n−GaAs基板の下面にn型電極22を被着する
ことによつて、前記図1に示した構造の半導体レーザ用
ウェハを作製した。
【0028】このようにして得られたウェハを劈開し
て、共振器長250μmのDFBレーザを作成したとこ
ろ、p型層上の再成長温度を低くしているため、p型層
にエッチング工程と再成長工程を繰り返し行っているに
もかかわらず、p型層のキヤリャ濃度の低下を抑制で
き、高温動作時に活性層からp層にオーバーフローする
キヤリャが少なくなっており、高温動作時においても急
激な閾値電流の上昇は見られず、高温動作特性に優れた
半導体レーザが得られた。
て、共振器長250μmのDFBレーザを作成したとこ
ろ、p型層上の再成長温度を低くしているため、p型層
にエッチング工程と再成長工程を繰り返し行っているに
もかかわらず、p型層のキヤリャ濃度の低下を抑制で
き、高温動作時に活性層からp層にオーバーフローする
キヤリャが少なくなっており、高温動作時においても急
激な閾値電流の上昇は見られず、高温動作特性に優れた
半導体レーザが得られた。
【0029】なお、この実施例ではMOCVD法により
再成長を行っているが、有機金属化合物を用いるあらゆ
る成長法を用いて再成長を行った場合にも適用できる。
さらに本実施例ではp型ドーパントとしてZnを用いて
いるが、他のドーパントを用いた場合にも適用できる。 (実施例2)次にInGaAlP系の材料を用いた半導
体レーザに本発明を適応した場合を説明する。図8
(a)において、31はSiドープGaAs基板、32
はSeドープInGaAlPクラッド層、33はGaI
nP活性層、34はZnドープInGaAlPクラッド
層である。第1回目の成長でこの3層を連続成長させ
る。次に、図8(b)のように、SiO2マスク35を
形成した後、エッチングによりリッジを形成する。この
際、リッジ部以外の部分にはわずかにZnドープInG
aAlPクラッド層34が残っている。次に第2回目の
再成長のにより電流ブロック層36を形成するため基板
温度の昇温時に、基板温度が成長温度に達するまで、ジ
エチルジンク(DEZ)、あるいはジメチルジンク(D
MZ)をPH3と同時に流しておく。次にSiO2マスク
35を除去し、図8(d)に示すように、第3回目の再
成長によりZnドープGaAsコンタクト層37を成長
させる。
再成長を行っているが、有機金属化合物を用いるあらゆ
る成長法を用いて再成長を行った場合にも適用できる。
さらに本実施例ではp型ドーパントとしてZnを用いて
いるが、他のドーパントを用いた場合にも適用できる。 (実施例2)次にInGaAlP系の材料を用いた半導
体レーザに本発明を適応した場合を説明する。図8
(a)において、31はSiドープGaAs基板、32
はSeドープInGaAlPクラッド層、33はGaI
nP活性層、34はZnドープInGaAlPクラッド
層である。第1回目の成長でこの3層を連続成長させ
る。次に、図8(b)のように、SiO2マスク35を
形成した後、エッチングによりリッジを形成する。この
際、リッジ部以外の部分にはわずかにZnドープInG
aAlPクラッド層34が残っている。次に第2回目の
再成長のにより電流ブロック層36を形成するため基板
温度の昇温時に、基板温度が成長温度に達するまで、ジ
エチルジンク(DEZ)、あるいはジメチルジンク(D
MZ)をPH3と同時に流しておく。次にSiO2マスク
35を除去し、図8(d)に示すように、第3回目の再
成長によりZnドープGaAsコンタクト層37を成長
させる。
【0030】以上の作成工程において、第2回目の成長
の昇温時に、基板表面にZnのソースを供給することに
より、p−InGaAlPクラッド層34からのZnの
再蒸発が抑えられ、Znキャリャ濃度が低下せずにリッ
ジ部以外に流れるリーク電流が低減でき、特性の良好な
半導体レーザが得られる。 (実施例3)次に、InP系の材料を用いてMOCVD
成長法により作製する半導体レーザの実施例について説
明する。
の昇温時に、基板表面にZnのソースを供給することに
より、p−InGaAlPクラッド層34からのZnの
再蒸発が抑えられ、Znキャリャ濃度が低下せずにリッ
ジ部以外に流れるリーク電流が低減でき、特性の良好な
半導体レーザが得られる。 (実施例3)次に、InP系の材料を用いてMOCVD
成長法により作製する半導体レーザの実施例について説
明する。
【0031】まず、図9(a)に示すように、第1回目
の成長でZnドープInP基板41上にZnドープIn
Pクラッド層42、InGaAsP活性層43、Seド
ープInPクラッド層44を成長させる。次に図9
(b)に示すように、SiO2マスク45を用いて基板
41までメサ状にエッチングする。次に図9(c)に示
すように、第2回目の成長でSeドープInP電流ブロ
ック層46、ZnドープInP電流ブロック層47を成
長させる。次にSiO2マスク45を除去した後、図9
(d)に示すように、第3回目の成長でSeドープIn
Pクラッド層48、SeドープInGaAsPコンタク
ト層49を成長する。
の成長でZnドープInP基板41上にZnドープIn
Pクラッド層42、InGaAsP活性層43、Seド
ープInPクラッド層44を成長させる。次に図9
(b)に示すように、SiO2マスク45を用いて基板
41までメサ状にエッチングする。次に図9(c)に示
すように、第2回目の成長でSeドープInP電流ブロ
ック層46、ZnドープInP電流ブロック層47を成
長させる。次にSiO2マスク45を除去した後、図9
(d)に示すように、第3回目の成長でSeドープIn
Pクラッド層48、SeドープInGaAsPコンタク
ト層49を成長する。
【0032】以上の作成工程において、第3回目の再成
長の際の基板温度の昇温時に、基板温度が成長温度に達
するまで、基板表面にPH3と同時にジエチルジンク
(DEZ)、あるいはジメチルジンク(DMZ)を流
す。このDEZあるいはDMZフローにより図9(c)
の電流ブロック層47の表面から昇温中にZnが再蒸発
し、キャリャ濃度が低下して電流ブロックの機能が低下
するのを防止でき、リーク電流の少ない特性の良好な半
導体レーザが作製できる。
長の際の基板温度の昇温時に、基板温度が成長温度に達
するまで、基板表面にPH3と同時にジエチルジンク
(DEZ)、あるいはジメチルジンク(DMZ)を流
す。このDEZあるいはDMZフローにより図9(c)
の電流ブロック層47の表面から昇温中にZnが再蒸発
し、キャリャ濃度が低下して電流ブロックの機能が低下
するのを防止でき、リーク電流の少ない特性の良好な半
導体レーザが作製できる。
【0033】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ZnやMg等のドーパントをドーピングしたp型
半導体薄膜にエッチングなどの加工を施した後、その上
に有機金属化合物を用いた成長法により、半導体薄膜を
再成長させる工程において、基板温度を再成長開始温度
まで上昇させる際、ドーパント金属の有機金属化合物を
基板上に流すことにより、下地となる半導体薄膜のキヤ
リャ濃度の変化を抑制し、キヤリャ濃度を設計に近い値
に制御しながら、半導体薄膜を再成長させることが可能
となる。この方法を上述した半導体レーザの製造方法に
適用することにより、p型層のキヤリャ濃度の低下を抑
制でき、高温動作時に活性層からp型層にオーバーフロ
ーするキャリャが少なくなっており、高温動作特性に優
れたDFBレーザが歩留まりよく得られ、低価格で単一
縦モード発振する横モード制御レーザが得られる。
れば、ZnやMg等のドーパントをドーピングしたp型
半導体薄膜にエッチングなどの加工を施した後、その上
に有機金属化合物を用いた成長法により、半導体薄膜を
再成長させる工程において、基板温度を再成長開始温度
まで上昇させる際、ドーパント金属の有機金属化合物を
基板上に流すことにより、下地となる半導体薄膜のキヤ
リャ濃度の変化を抑制し、キヤリャ濃度を設計に近い値
に制御しながら、半導体薄膜を再成長させることが可能
となる。この方法を上述した半導体レーザの製造方法に
適用することにより、p型層のキヤリャ濃度の低下を抑
制でき、高温動作時に活性層からp型層にオーバーフロ
ーするキャリャが少なくなっており、高温動作特性に優
れたDFBレーザが歩留まりよく得られ、低価格で単一
縦モード発振する横モード制御レーザが得られる。
【図1】本発明の第1実施例による半導体レーザ素子の
構成図である。
構成図である。
【図2】図1に示した半導体レーザ素子の製造工程図で
ある。
ある。
【図3】図1に示した半導体レーザ素子の製造工程図で
ある。
ある。
【図4】図1に示した半導体レーザ素子の製造工程図で
ある。
ある。
【図5】図1に示した半導体レーザ素子の製造工程図で
ある。
ある。
【図6】図1に示した半導体レーザ素子の製造工程図で
ある。
ある。
【図7】図1に示した半導体レーザ素子の製造工程図で
ある。
ある。
【図8】本発明の第2実施例による半導体レーザ素子の
製造工程図である。
製造工程図である。
【図9】本発明の第3実施例による半導体レーザ素子の
製造工程図である。
製造工程図である。
【図10】減圧MOCVD法によりZnをドーパントと
して成長したAlGaAs膜のドーピング効率を示す図
である。
して成長したAlGaAs膜のドーピング効率を示す図
である。
【図11】アニール温度対するキャリャ濃度の変化を示
す図である。
す図である。
10 n−GaAs基板 11 n−GaAsバッファー層 12 n−Al0.5Ga0.5Asクラッド層 13 ノンドープAl0.13Ga0.87As活性層 14 p−Al0.5Ga0.5Asキャリャ・バリヤ層 15 p−Al0.25Ga0.75Asガイド層 16 p−Al0.6Ga0.4Asエッチング・ストップ層 17 n−GaAs電流ブロック層 18 p−Al0.7Ga0.3As 19 p−GaAsコンタクト層 20 回折格子
Claims (7)
- 【請求項1】 p型ドーパントがドーピングされた層を
含む半導体薄膜が基板上に形成され、前記p型ドーパン
トがドーピングされた層の少なくとも一部を露出させた
後、その上に半導体薄膜を再成長させる半導体薄膜の成
長方法において、 前記半導体薄膜は、減圧成長により成長されると共に、 少なくとも、前記基板の温度を再成長を開始する温度に
昇温させる工程中に、前記露出された層のp型ドーパン
ト金属の有機金属化合物の気体を、前記基板上に供給し
てなることを特徴とする半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項2】 前記露出される、p型ドーパントがドー
ピングされた層は、III族元素中のAl組成比が0以
上0.25以下の半導体層であることを特徴とする請求項1
に記載の半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項3】 前記再成長させる半導体薄膜は、n型半
導体層を含んでなることを特徴とする請求項1、2に記
載の半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項4】 前記露出される、p型ドーパントがドー
ピングされた層は、回折格子を含んでなることを特徴と
する請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体薄膜の成
長方法。 - 【請求項5】 少なくとも、前記露出される、p型ドー
パントがドーピングされた層と、前記再成長させる半導
体薄膜とは、略、同じ成長温度にて形成されてなること
を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体
薄膜の成長方法。 - 【請求項6】 前記p型ドーパントは、Zn、Mgであるこ
とを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導
体薄膜の成長方法。 - 【請求項7】 分布帰還型の半導体レーザ装置の製造方
法において、 p型ドーパントがドーピングされた層を含む半導体薄膜
を基板上に形成し、このp型ドーパントがドーピングさ
れた層の少なくとも一部が露出するよう回折格子を形成
する工程と、 前記露出された層のp型ドーパント金属の有機金属化合
物の気体を、前記基板上に供給しながら、前記基板温度
を昇温させる工程と、 前記回折格子を含む半導体薄膜上に、再成長半導体薄膜
を形成する工程と、を含んでなることを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000167192A JP2001024278A (ja) | 2000-01-01 | 2000-06-05 | 半導体薄膜の成長方法、および半導体レーザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000167192A JP2001024278A (ja) | 2000-01-01 | 2000-06-05 | 半導体薄膜の成長方法、および半導体レーザ装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10650892A Division JP3205589B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 半導体薄膜の成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001024278A true JP2001024278A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=18670379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000167192A Pending JP2001024278A (ja) | 2000-01-01 | 2000-06-05 | 半導体薄膜の成長方法、および半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001024278A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100427583B1 (ko) * | 2002-01-16 | 2004-04-28 | 한국전자통신연구원 | 장파장 수직 공진 표면광 레이저의 제조 방법 |
US7556977B2 (en) | 2006-07-11 | 2009-07-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor manufacturing method and semiconductor laser device manufacturing method |
-
2000
- 2000-06-05 JP JP2000167192A patent/JP2001024278A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100427583B1 (ko) * | 2002-01-16 | 2004-04-28 | 한국전자통신연구원 | 장파장 수직 공진 표면광 레이저의 제조 방법 |
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