JPH039515A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH039515A JPH039515A JP1145620A JP14562089A JPH039515A JP H039515 A JPH039515 A JP H039515A JP 1145620 A JP1145620 A JP 1145620A JP 14562089 A JP14562089 A JP 14562089A JP H039515 A JPH039515 A JP H039515A
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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、半導体装置に関し、特にMBE(分子線エピ
タキシー)法により形成した高品質のエピタキシャル層
を単結晶基板上に有する半導体装置に関する。
タキシー)法により形成した高品質のエピタキシャル層
を単結晶基板上に有する半導体装置に関する。
(従来の技術)
近年、 MBE成長技術の進歩は著しく、10Å以下の
単分子層オーダーまでの極めて薄いエピタキシャル層の
制御が可能となっている。このようなMBE成長技術の
進歩は、従来の液相エピタキシャル成長(LPfり法等
では製作が困難であった極めて薄い層を有する素子構造
に基づく新しい効果を利用した半導体装置の製作を可能
とした。その代表的なものとして、 GaAs / A
lGaAs量子井戸(Quan tctn+Well
;略してQW)レーザがある。このローレーザは従来
の二重へテロ接合(DH)レーザでは、数百Å以上あっ
た活性層厚を100人程度あるいはそれ以下とすること
によって、活性層中に量子化準位が形成されることを利
用しており、従来のD)lレーザに比べて闇値電流が下
がる。温度特性が良い、あるいは過渡特性に優れている
等の数々の利点を有している。これに関する参考文献と
しては次のようなものがある。
単分子層オーダーまでの極めて薄いエピタキシャル層の
制御が可能となっている。このようなMBE成長技術の
進歩は、従来の液相エピタキシャル成長(LPfり法等
では製作が困難であった極めて薄い層を有する素子構造
に基づく新しい効果を利用した半導体装置の製作を可能
とした。その代表的なものとして、 GaAs / A
lGaAs量子井戸(Quan tctn+Well
;略してQW)レーザがある。このローレーザは従来
の二重へテロ接合(DH)レーザでは、数百Å以上あっ
た活性層厚を100人程度あるいはそれ以下とすること
によって、活性層中に量子化準位が形成されることを利
用しており、従来のD)lレーザに比べて闇値電流が下
がる。温度特性が良い、あるいは過渡特性に優れている
等の数々の利点を有している。これに関する参考文献と
しては次のようなものがある。
■ ダブリュー、ティ、ファン、アプライドフィジック
ス レターズ、ボリューム39.ナンバー10、ページ
786 (1981) (W、 T、 Tsang、
AppliedPhysics Letters+
vol、 39+ No、 10+ pp、 786
(1981))。
ス レターズ、ボリューム39.ナンバー10、ページ
786 (1981) (W、 T、 Tsang、
AppliedPhysics Letters+
vol、 39+ No、 10+ pp、 786
(1981))。
■ エフ。ケイ、ドゥッタア、ジャーナル オヴ アプ
ライド フィシ・ンクス、ボリューム53゜ナンバー1
1.ベージ7211 (19B2) (N、に、 Du
tta。
ライド フィシ・ンクス、ボリューム53゜ナンバー1
1.ベージ7211 (19B2) (N、に、 Du
tta。
Journal of Applied Physic
s、 vol、 53+ No、11+pp、 7
211 (1982))。
s、 vol、 53+ No、11+pp、 7
211 (1982))。
■ エイチ、イワムラ、ティ、サク、ティ、イシバシ、
ケイ、オオツカ、ワイ、ホリコシ、エレクトロニクス
レターズ、ボリューム19.ナンバー5. ベージ1
80 (1983) (H,Iwamura、 T、
5aku。
ケイ、オオツカ、ワイ、ホリコシ、エレクトロニクス
レターズ、ボリューム19.ナンバー5. ベージ1
80 (1983) (H,Iwamura、 T、
5aku。
T、l5hibashi、 K、0tsuka、
Y、Horikoshi。
Y、Horikoshi。
Electronics Letters、 vol、
19+ No、5+ pp、 180(1983))
。
19+ No、5+ pp、 180(1983))
。
また、 MBIIi法により作製されたもう1つの代表
的な半導体装置として、 GaAsとAlGaAs界面
に形成された2次元電子ガスの高移動度特性を利用した
電界効果トランジスタ(PET)がある(ティ、ミムラ
(T、 Mimura)他ジャパン ジャーナル アプ
ライド フィジックス ポリニーム 19 (Japn
、 J。
的な半導体装置として、 GaAsとAlGaAs界面
に形成された2次元電子ガスの高移動度特性を利用した
電界効果トランジスタ(PET)がある(ティ、ミムラ
(T、 Mimura)他ジャパン ジャーナル アプ
ライド フィジックス ポリニーム 19 (Japn
、 J。
Appl、 Phys、 vol、 19) (198
0) p、 L225)。これらの半導体装置をMB2
法で製作する場合、成長層の結晶性が素子特性に大きな
影響を及ぼすことが知られている。特に、 GaAs
/ AlGaAs系の素子では。
0) p、 L225)。これらの半導体装置をMB2
法で製作する場合、成長層の結晶性が素子特性に大きな
影響を及ぼすことが知られている。特に、 GaAs
/ AlGaAs系の素子では。
Alを含むAlGaAsの結晶性が成長条件に大きく依
存するため、AlGaAsの結晶性の向上が重要である
。
存するため、AlGaAsの結晶性の向上が重要である
。
(ダブリュ・ティ・ファン(W、 T、 Tsang)
他 アプライド フィジックス レター ボリューム3
6(1980)ベージ118 (Appl、 Phys
、 Lett、 vol、 36(1980) p、
118)。
他 アプライド フィジックス レター ボリューム3
6(1980)ベージ118 (Appl、 Phys
、 Lett、 vol、 36(1980) p、
118)。
MBE成長技術の利点として、従来のLPE法などの方
法を用いては成長させることができなかった新しい化合
物半導体を容易に成長させることが可能となる。この代
表的な例としては、可視光半導体レーザ用結晶として用
いられるAlGa1nPがあげられる。AlGa1nP
結晶はLPH法等ではこれまで成長困難とされてきたが
、近年、 MOB法を用いることによって良質の結晶が
成長可能となっており。
法を用いては成長させることができなかった新しい化合
物半導体を容易に成長させることが可能となる。この代
表的な例としては、可視光半導体レーザ用結晶として用
いられるAlGa1nPがあげられる。AlGa1nP
結晶はLPH法等ではこれまで成長困難とされてきたが
、近年、 MOB法を用いることによって良質の結晶が
成長可能となっており。
670nmの発振波長において室温連続発振が実現され
ている。MB2法によるこれらに関する参考文献として
は次のようなものがあげられる。
ている。MB2法によるこれらに関する参考文献として
は次のようなものがあげられる。
Q T、 llayakawa、 Jpn、 J、
Appl、 phys、 vol。
Appl、 phys、 vol。
27、 (1988) pp、 L1553このように
、 MB2法を用いなければ成長困難であった材料とし
て、上述の短波長発光デバイスに用いられるAlGa1
nPの他に、 1.3〜1.5 pm帯の長波長通信
用発光デバイス用材料りして有望なAlGa1nAs等
があげられる。
、 MB2法を用いなければ成長困難であった材料とし
て、上述の短波長発光デバイスに用いられるAlGa1
nPの他に、 1.3〜1.5 pm帯の長波長通信
用発光デバイス用材料りして有望なAlGa1nAs等
があげられる。
MB2法の他の利点として急峻なペテロ界面の成長が可
能であることがある。このことにより、!子効果を用い
たデバイス、即ち量子井戸レーザ又はHEMTなどの作
製が容易となった。
能であることがある。このことにより、!子効果を用い
たデバイス、即ち量子井戸レーザ又はHEMTなどの作
製が容易となった。
上記の半導体装置は、一般的に(100)方位GaAs
基板上に形成されていた。この(100)方位GaAs
基板上に、AlGaInP系材料をMOCVD法又はM
B2法によって成長させた場合、従来の理論や実験から
予測されるバンドギャップより小さなバンドギャップが
観測された。このことは、 A1+ Ga、 Inの■
族原子が結晶中でランダムに配列せず、自然超格子を形
成することに起因している。これらに関する参考文献と
して以下のものがあげられる。
基板上に形成されていた。この(100)方位GaAs
基板上に、AlGaInP系材料をMOCVD法又はM
B2法によって成長させた場合、従来の理論や実験から
予測されるバンドギャップより小さなバンドギャップが
観測された。このことは、 A1+ Ga、 Inの■
族原子が結晶中でランダムに配列せず、自然超格子を形
成することに起因している。これらに関する参考文献と
して以下のものがあげられる。
■ ^、 Gomyo、 Appl、 Phys、 L
ett、 Vat、 50(1987)pp、 673 ■ 0. tleda、 Jpn、 J、 Appl、
Phys、 Vol、 26(1987) L、1
824 この自然超格子の形成によって、従来、 650nmで
発振すると予測されていたGaInPの活性層を有する
半導体レーザ素子の発振波長は670nmに長波長化し
た。一般に光磁気ディスクやコンパクトディスクなどレ
ーザ光をレンズで集光して用いるシステムにおいては、
記録密度を高めるために少しでも短波長で発光するレー
ザを用いることがのぞましい。
ett、 Vat、 50(1987)pp、 673 ■ 0. tleda、 Jpn、 J、 Appl、
Phys、 Vol、 26(1987) L、1
824 この自然超格子の形成によって、従来、 650nmで
発振すると予測されていたGaInPの活性層を有する
半導体レーザ素子の発振波長は670nmに長波長化し
た。一般に光磁気ディスクやコンパクトディスクなどレ
ーザ光をレンズで集光して用いるシステムにおいては、
記録密度を高めるために少しでも短波長で発光するレー
ザを用いることがのぞましい。
一方、このAlGa1nP系材料を(111)方位基板
上に成長させた場合、上記したような発振波長の長波長
化がおこらなかった。このため、 (100)方位Ga
As基板に対して、 (111)方位GaAs基板を使
用した半導体装置の検討が活発になされるようになった
。このことに関する参考文献として次のようなものがあ
げられる。
上に成長させた場合、上記したような発振波長の長波長
化がおこらなかった。このため、 (100)方位Ga
As基板に対して、 (111)方位GaAs基板を使
用した半導体装置の検討が活発になされるようになった
。このことに関する参考文献として次のようなものがあ
げられる。
■ S、 Yasuami、 Appl、 P
hys、 Lett。
hys、 Lett。
■ M、 Ikeda、 ELECTRONIC5LE
TT、 Vol、 24゜(1988) pp、109
4 また、非常に膜厚の薄い成長層を用いた場合に生じるキ
ャリアの2次元とじこめ効果(量子サイズ効果)は、
(111)方位基板上に形成したこれらの半導体装置の
方が(100)方位GaAs1板上のものよりも大きい
ということが、単用等によって明らかにされている。こ
の効果に関する参考文献としては次のようなものがある
。
TT、 Vol、 24゜(1988) pp、109
4 また、非常に膜厚の薄い成長層を用いた場合に生じるキ
ャリアの2次元とじこめ効果(量子サイズ効果)は、
(111)方位基板上に形成したこれらの半導体装置の
方が(100)方位GaAs1板上のものよりも大きい
ということが、単用等によって明らかにされている。こ
の効果に関する参考文献としては次のようなものがある
。
■ T、 tlayakawa、 八pp1.
Phys、 Lett、 Vol、 52(1
988) p、 339 ■ T、 llayakawa、 Phys、 R
ev、 B Vol、 60(1988) p、
349 さらに、 (111)方位GaAs基板上にMBE法
によって成長させた半導体レーザ素子の信軌性は(10
0)方位GaAs規範上に成長させたものに比べてすぐ
れていることが明らかになっている。これに関する参考
文献としては以下のものがあげられる。
Phys、 Lett、 Vol、 52(1
988) p、 339 ■ T、 llayakawa、 Phys、 R
ev、 B Vol、 60(1988) p、
349 さらに、 (111)方位GaAs基板上にMBE法
によって成長させた半導体レーザ素子の信軌性は(10
0)方位GaAs規範上に成長させたものに比べてすぐ
れていることが明らかになっている。これに関する参考
文献としては以下のものがあげられる。
○ T、 Hayakawa、 Jpn、 J、 Ap
pl、 Phys、 Vol。
pl、 Phys、 Vol。
27、 (1988) p、 LaB5このように、近
年、 (111)方位GaAs基板上に成長させた結晶
層を有する半導体装置開発が活発化してきた。
年、 (111)方位GaAs基板上に成長させた結晶
層を有する半導体装置開発が活発化してきた。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上述の従来技術には次のような問題があ
った。すなわち、 (111)方位基板上に形成された
成長層の結晶性が悪かった。例えば、 GaAs基板上
にMBE法により (AIXGa+−x)o、 5ln
o、5p(x= 0.1〜1.0)を成長させて、 G
aAs基板の面方位が(001)面又は(111) B
面の場合の成長結晶層を評価した結果、 (001)面
上では、基板温度約500°Cに於いて1表面形態が完
全鏡面の良質なエピタキシャル層が成長したが、 (1
11)8面上で結晶性の劣化した非鏡面層が成長した。
った。すなわち、 (111)方位基板上に形成された
成長層の結晶性が悪かった。例えば、 GaAs基板上
にMBE法により (AIXGa+−x)o、 5ln
o、5p(x= 0.1〜1.0)を成長させて、 G
aAs基板の面方位が(001)面又は(111) B
面の場合の成長結晶層を評価した結果、 (001)面
上では、基板温度約500°Cに於いて1表面形態が完
全鏡面の良質なエピタキシャル層が成長したが、 (1
11)8面上で結晶性の劣化した非鏡面層が成長した。
このような結晶性の良くない成長層ををする半導゛体し
−ザは、室温に於いて低電流で安定な短波長連続発振を
行うことができなかった。
−ザは、室温に於いて低電流で安定な短波長連続発振を
行うことができなかった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、その目的とするところは、結晶性を向上させたMBE
成長層を(111)8面基板上に設けることによって、
従来よりも短波長の発振波長で、安定な低電流室温連続
発振が可能となる半導体装置を提供することである。
、その目的とするところは、結晶性を向上させたMBE
成長層を(111)8面基板上に設けることによって、
従来よりも短波長の発振波長で、安定な低電流室温連続
発振が可能となる半導体装置を提供することである。
(課題を解決するための手段)
本発明は、半導体装置であって1面方位が(111)B
面から(110)面方向に2.5〜460度の範囲で傾
いている単結晶半導体基板と、該基板上に分子線エピタ
キシー法により形成されたエピタキシャル層とを備え、
そのことにより上期目的が達成される。
面から(110)面方向に2.5〜460度の範囲で傾
いている単結晶半導体基板と、該基板上に分子線エピタ
キシー法により形成されたエピタキシャル層とを備え、
そのことにより上期目的が達成される。
(実施例)
以下に本発明を実施例について説明する。
第1図に本発明の第1の実施例である量子井戸構造の断
面図を示す。
面図を示す。
面方位が(111)B面から(110)面方向に2.5
〜4度の範囲で傾いたGaAs基板1上にAlo、5l
no、sP (層厚1 、l/11 ) 4. Ga
o、5lno、sP量子井戸N(層厚80人) 5 、
Alo、 sing、 5P層6を順次MBE法によ
って成長させた。このとき、結晶の成長面のモフォロジ
ーは極めて良好なものとなった。また、波長514.5
nmのΔrレーザビームを用いて量子井戸層5を励起さ
せることにより、室温でのフォトルミネッセンスの効率
を測定したところ、従来例に比べ1桁以上も高い発光効
率を得ることができた。このことは1面方位が(111
)B面から(110)面方向に。
〜4度の範囲で傾いたGaAs基板1上にAlo、5l
no、sP (層厚1 、l/11 ) 4. Ga
o、5lno、sP量子井戸N(層厚80人) 5 、
Alo、 sing、 5P層6を順次MBE法によ
って成長させた。このとき、結晶の成長面のモフォロジ
ーは極めて良好なものとなった。また、波長514.5
nmのΔrレーザビームを用いて量子井戸層5を励起さ
せることにより、室温でのフォトルミネッセンスの効率
を測定したところ、従来例に比べ1桁以上も高い発光効
率を得ることができた。このことは1面方位が(111
)B面から(110)面方向に。
2.5〜4.0度の範囲で傾いている基板上にMBE法
で成長させた結晶の結晶性が著しく優れていることを示
している。
で成長させた結晶の結晶性が著しく優れていることを示
している。
基板の面方位が(111)B面から(110)面方向に
傾いている角度が、2.5〜4.0度の範囲内にないも
のについては1本実施例のような優れた品質を得ること
ができず、従来例と同様に成長層表面のモフォロジーは
劣化したものとなり1発光効率も低かった。
傾いている角度が、2.5〜4.0度の範囲内にないも
のについては1本実施例のような優れた品質を得ること
ができず、従来例と同様に成長層表面のモフォロジーは
劣化したものとなり1発光効率も低かった。
また、 (111)B面から(100)面方向に傾けた
基板に?IBE法によって形成された結晶層の結晶性は
2従来のものよりも幾分改善されたち・のの1本実施例
の発光効率増加等のレーザ素子特性向上を得ることはで
きなかった。
基板に?IBE法によって形成された結晶層の結晶性は
2従来のものよりも幾分改善されたち・のの1本実施例
の発光効率増加等のレーザ素子特性向上を得ることはで
きなかった。
なお2本実施例ではGaAs / Ga1nP系素子に
ついて説明したが2本発明の基礎となる基板オフ角度の
最適条件は、m−v族生導体のMBE成長機構に基づく
ものであるため、使用する基板としてGaSb。
ついて説明したが2本発明の基礎となる基板オフ角度の
最適条件は、m−v族生導体のMBE成長機構に基づく
ものであるため、使用する基板としてGaSb。
InAs、 InP、 GaP、 InSbなどを用い
ても上記の効果と同様の効果が得られる。
ても上記の効果と同様の効果が得られる。
また2本発明によって2次元電子ガス電界トランジスタ
を製作することにより(111)方位量子効果の増大を
有効にデバイス特性に生かすことができる。
を製作することにより(111)方位量子効果の増大を
有効にデバイス特性に生かすことができる。
第2図に本発明の第2の実施例であるDll型半導体レ
ーザの断面図を示す。(111)B面から(110)面
に向って3度傾かせたn−GaAs基板(Si : 1
0”c+r’ドープ)1上にn−GaAsバッファ層(
層厚0.5ttm)2 + n−cao、 5InPo
、 5pバッファ層(0,5am ) 3゜n−(八l
o、 7Gao、:l) o、 5lno、 5Pクラ
ッド層(1μo+)4a、 アンドープGao、5ln
o、、p活性層(0,08,1/l11)5 a 、
p−(Alo、 7Gao、 s) o、 5Ino、
Spツク9フ層(0,811tn ) 6 a 、
p−Ga6,51no、sPキャップ層(0,5μm)
7を順次MBE法によって成長させた。結晶成長後。
ーザの断面図を示す。(111)B面から(110)面
に向って3度傾かせたn−GaAs基板(Si : 1
0”c+r’ドープ)1上にn−GaAsバッファ層(
層厚0.5ttm)2 + n−cao、 5InPo
、 5pバッファ層(0,5am ) 3゜n−(八l
o、 7Gao、:l) o、 5lno、 5Pクラ
ッド層(1μo+)4a、 アンドープGao、5ln
o、、p活性層(0,08,1/l11)5 a 、
p−(Alo、 7Gao、 s) o、 5Ino、
Spツク9フ層(0,811tn ) 6 a 、
p−Ga6,51no、sPキャップ層(0,5μm)
7を順次MBE法によって成長させた。結晶成長後。
プラズマCVD法によりSiNx絶縁層8を形成し、そ
の後BIIF(バンファードフン酸)によりSiNxを
10μm幅のストライプ状に選択的に除去し、電流スト
ライプ20を形成した。
の後BIIF(バンファードフン酸)によりSiNxを
10μm幅のストライプ状に選択的に除去し、電流スト
ライプ20を形成した。
さらにn側に八uGe−Ni 層11.p側にAuZn
層10を蒸着及びアロイ化してオーミック電極を形成し
た。
層10を蒸着及びアロイ化してオーミック電極を形成し
た。
このレーザは250μmキャビティ長の場合、闇値電流
90mA 、発振波長655nm 、で安定に室温発振
した。
90mA 、発振波長655nm 、で安定に室温発振
した。
比較のため同時に従来の(100) n−GaAs基板
上に同一の素子構造を製作したところ、闇値電流90m
Aで室温連続発振したが9発振波長は670nmと長波
長化していた。
上に同一の素子構造を製作したところ、闇値電流90m
Aで室温連続発振したが9発振波長は670nmと長波
長化していた。
また比較のためオフ角度を持たない(111)n−Ga
As基板上に同一の素子構造を製作したところ2発振波
長655nmで室温発振したが、闇値は200mAと高
く、連続発振を達成することはできなかった。
As基板上に同一の素子構造を製作したところ2発振波
長655nmで室温発振したが、闇値は200mAと高
く、連続発振を達成することはできなかった。
第3図に第3の実施例であるMQW (Multipl
e Quantc+m Well) レーザの断面図
を示す。(111)11面から(110)面に向って3
度傾けたn−GaAs基板1上にn−GaAsバッファ
層(層厚0.5μm) 2 、 n−Ga5.5lno
、 sPバッファ層(0,5μm) 3 、 n−(A
lo、tGao、z)o、5lno、sPクラッド層(
1μm)4b、アンドープ多重量子井戸活性層5 b
、 p−(Alo、 tGao、:l) O,5lno
、 SpクラッドII (0,8um ) 6 b、
p−Gao、51no、sPキャップ層(0,5μm)
7を順次11BE法によって成長させた。上記アンドー
プ多重量子井戸活性層5bは、アンドープGao、 s
[no、 、p II子井戸層51 (35人)8層と
アンドープ(Alo、 sG’ao+ s) o、 s
P障壁N52(40人)7層を交互に積層したものから
成っている。
e Quantc+m Well) レーザの断面図
を示す。(111)11面から(110)面に向って3
度傾けたn−GaAs基板1上にn−GaAsバッファ
層(層厚0.5μm) 2 、 n−Ga5.5lno
、 sPバッファ層(0,5μm) 3 、 n−(A
lo、tGao、z)o、5lno、sPクラッド層(
1μm)4b、アンドープ多重量子井戸活性層5 b
、 p−(Alo、 tGao、:l) O,5lno
、 SpクラッドII (0,8um ) 6 b、
p−Gao、51no、sPキャップ層(0,5μm)
7を順次11BE法によって成長させた。上記アンドー
プ多重量子井戸活性層5bは、アンドープGao、 s
[no、 、p II子井戸層51 (35人)8層と
アンドープ(Alo、 sG’ao+ s) o、 s
P障壁N52(40人)7層を交互に積層したものから
成っている。
この後に硫酸系を用いた化学エツチングにより5μm中
のりッジ状ストライプ部をのこし、pクラッド層6bが
約0.3μmのこるまでエツチングした。さらに、n側
にAuGe−Ni層11.n側にAuZn層10を蒸着
及びアロイ化してオーミック電極を形成した。このレー
ザは、共振器長250μmの場合。
のりッジ状ストライプ部をのこし、pクラッド層6bが
約0.3μmのこるまでエツチングした。さらに、n側
にAuGe−Ni層11.n側にAuZn層10を蒸着
及びアロイ化してオーミック電極を形成した。このレー
ザは、共振器長250μmの場合。
闇値電流40mA、発振波長640nmで安定に室温発
振した。比較のため従来の(100) n−GaAs基
板上に同一の素子構造を製作したところ、闇値電流は4
5mA 。
振した。比較のため従来の(100) n−GaAs基
板上に同一の素子構造を製作したところ、闇値電流は4
5mA 。
発振波長は650na+であった。
このように(111) 基板のオフ角度を最適化するこ
とによって良質な結晶性を有する(111)方位量子井
戸レーザを作製することができ、 (100)方位量子
井戸レーザに比べて発振波長をより類クシ。
とによって良質な結晶性を有する(111)方位量子井
戸レーザを作製することができ、 (100)方位量子
井戸レーザに比べて発振波長をより類クシ。
また闇値電流を低減することが可能となった。
第4図に第4の実施例である(Alo、 +Gao1)
O,SIn、)、 SP活性層を有するDll型レー
ザの断面図を示す。
O,SIn、)、 SP活性層を有するDll型レー
ザの断面図を示す。
(111)B面から(110)面に向って3度傾かせた
nGaAs基板1上にn−GaAsバッファ層(層厚0
.5μl11)2 、 n−Gao、 5Ino、 S
pバッファ層(0,5am ) 3゜n−Al6. 、
Ga6.5Pクラッド層(1μm)4c、アンドープ(
八to、 IGa(1,9) O,5InO,sp活性
層(0,08μm)5 C、p−Alo、 5Gao、
Spツク9フ層(0,8μm)6c。
nGaAs基板1上にn−GaAsバッファ層(層厚0
.5μl11)2 、 n−Gao、 5Ino、 S
pバッファ層(0,5am ) 3゜n−Al6. 、
Ga6.5Pクラッド層(1μm)4c、アンドープ(
八to、 IGa(1,9) O,5InO,sp活性
層(0,08μm)5 C、p−Alo、 5Gao、
Spツク9フ層(0,8μm)6c。
p−へ1..5Gao、Spキ+yプ層(0,5um
) 7を順次MBE法によって成長させた。成長後、プ
ラズマCVD法によりSiNx絶縁層8を形成し、その
後、 BIIP(パンファードフソ酸)によりSiNx
を10μm幅のストライプ状に選択的に除去し、電流ス
トライプ20を形成した。さらにn側にAuGe−Ni
層11.n側にAuZn層10を蒸着及びアロイ化して
オーミック電極を形成した。このレーザは250μmキ
ャビティ長の場合、室温で闇値電流95mA、発振波長
630nmで安定に発振した。
) 7を順次MBE法によって成長させた。成長後、プ
ラズマCVD法によりSiNx絶縁層8を形成し、その
後、 BIIP(パンファードフソ酸)によりSiNx
を10μm幅のストライプ状に選択的に除去し、電流ス
トライプ20を形成した。さらにn側にAuGe−Ni
層11.n側にAuZn層10を蒸着及びアロイ化して
オーミック電極を形成した。このレーザは250μmキ
ャビティ長の場合、室温で闇値電流95mA、発振波長
630nmで安定に発振した。
比較のために従来の(100)n−GaAs %板上に
同一の素子構造を作製したところ、闇値電流90mAで
室温連続発振したが2発振波長は650nmに長波長し
ていた。
同一の素子構造を作製したところ、闇値電流90mAで
室温連続発振したが2発振波長は650nmに長波長し
ていた。
このように(111)基板上素子のオフ角度を最適化す
ることにより、成長層の結晶性を向上させ。
ることにより、成長層の結晶性を向上させ。
同一組成の活性層を用いて発振波長をより短波長化し、
しかも安定な室温発振を行なうことができた。
しかも安定な室温発振を行なうことができた。
(発明の効果)
半導体装置が9面方位を(111)8面から(110)
面方向に傾けた単結晶基板及び該基板上にMBE法によ
って形成された結晶層を、備えることによって。
面方向に傾けた単結晶基板及び該基板上にMBE法によ
って形成された結晶層を、備えることによって。
該結晶層の結晶性が著しく向上する。このため該結晶層
の発光効率が上昇する。また、該結晶に於いては、自然
超格子の形成は無く2発光波長の短波長化が可能である
。
の発光効率が上昇する。また、該結晶に於いては、自然
超格子の形成は無く2発光波長の短波長化が可能である
。
なお9本発明の構成を備えた半導体レーザ素子は、優れ
た結晶性を有しており、それによって従来のものより低
閾値電流で安定した短波長レーザ発振を実現できる。こ
のことは、特に該結晶層がAI及びInを含有する■−
■族化合物半導体である場合に顕著である。
た結晶性を有しており、それによって従来のものより低
閾値電流で安定した短波長レーザ発振を実現できる。こ
のことは、特に該結晶層がAI及びInを含有する■−
■族化合物半導体である場合に顕著である。
4、゛の“ なう日
第1図は2本発明の詳細な説明するための断面図、第2
図は、他の実施例を説明するための断面図、第3図は、
さらに他の実施例を説明するための断面図、第4図は、
さらに他の実施例を説明するための断面図。
図は、他の実施例を説明するための断面図、第3図は、
さらに他の実施例を説明するための断面図、第4図は、
さらに他の実施例を説明するための断面図。
1−n−GaAs基板、 2・・・n−GaAsバッ
ファ層、3・・・n−Gao、 51no、 5Pバッ
フ711. 4”・Alo、5Ino、sP層。
ファ層、3・・・n−Gao、 51no、 5Pバッ
フ711. 4”・Alo、5Ino、sP層。
4 a 、 4 b−n−(Alo、tGao、z)
o、5Ino、sPクラ’ンドJi 、 4 C−n
−Alo、 51no、 sPクラッド層、 5・・
・Ga6.5In@、5pit子井戸層、5a・・・ア
ンドープGao、 5lno、 sP活性3’H,5b
・・・アンドープ多重量子井戸層、5c ・・・アンド
ープ(Alo、 IGaa、 9) O,5lno、
Sp活性層。
o、5Ino、sPクラ’ンドJi 、 4 C−n
−Alo、 51no、 sPクラッド層、 5・・
・Ga6.5In@、5pit子井戸層、5a・・・ア
ンドープGao、 5lno、 sP活性3’H,5b
・・・アンドープ多重量子井戸層、5c ・・・アンド
ープ(Alo、 IGaa、 9) O,5lno、
Sp活性層。
6−Alo、 5lno、 、P層、 6 a 、
6 b−p−(Alo、、Gao、s)o、5Inn
、 sPクラッド層、 6 C−Al6.5lno、
sPクラ・ンド層、 ’l・−p−Gao、5Ino
、sPキャップ層、 8−3iNx絶縁層、 10・
=AuZn層、 1l−AuGe−Ni層、 20・・
・電流ストライプ、 51・・・アンドープGao、d
n6.5P量子井戸層、 52−・・アンドープ(Al
o、 5Gao、 s) o、 s[no、 sP障壁
層。
6 b−p−(Alo、、Gao、s)o、5Inn
、 sPクラッド層、 6 C−Al6.5lno、
sPクラ・ンド層、 ’l・−p−Gao、5Ino
、sPキャップ層、 8−3iNx絶縁層、 10・
=AuZn層、 1l−AuGe−Ni層、 20・・
・電流ストライプ、 51・・・アンドープGao、d
n6.5P量子井戸層、 52−・・アンドープ(Al
o、 5Gao、 s) o、 s[no、 sP障壁
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、面方位が(111)B面から(110)面方向に2
.5〜4.0度の範囲で傾いている単結晶半導体基板と
、該基板上に分子線エピタキシー法により形成されたエ
ピタキシャル層と、 を備えた半導体装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1145620A JPH039515A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 半導体装置 |
US07/531,386 US5027169A (en) | 1989-06-07 | 1990-06-01 | Semiconductor device with substrate misorientation |
EP19900306189 EP0402136A3 (en) | 1989-06-07 | 1990-06-07 | Semiconductor device having multiple epitaxial layers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1145620A JPH039515A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH039515A true JPH039515A (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=15389232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1145620A Pending JPH039515A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 半導体装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5027169A (ja) |
EP (1) | EP0402136A3 (ja) |
JP (1) | JPH039515A (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5172195A (en) * | 1990-04-18 | 1992-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Double heterostructure GaAlAs 610-640 nm LED |
EP0495301A1 (en) * | 1990-12-14 | 1992-07-22 | AT&T Corp. | Method for making a semiconductor laser |
US5488626A (en) * | 1991-01-14 | 1996-01-30 | Light Age, Inc. | Method of and apparatus for pumping of transition metal ion containing solid state lasers using diode laser sources |
US5091767A (en) * | 1991-03-18 | 1992-02-25 | At&T Bell Laboratories | Article comprising a lattice-mismatched semiconductor heterostructure |
JP3293996B2 (ja) * | 1994-03-15 | 2002-06-17 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JPH08288544A (ja) * | 1995-04-14 | 1996-11-01 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
JP2003519438A (ja) | 1999-04-27 | 2003-06-17 | シュラムバーガー ホールディングス リミテッド | 放射源 |
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