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 |
| US7556977B2 (en) | 2006-07-11 | 2009-07-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor manufacturing method and semiconductor laser device manufacturing method |
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