JP3205589B2 - Semiconductor thin film growth method - Google Patents
Semiconductor thin film growth methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a growth method in which a semiconductor thin film is subjected to etching and other processing, and then a semiconductor thin film is regrown thereon.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Systems using optical components used for optical disks, compact disks, and the like require a semiconductor laser that oscillates in a single longitudinal mode. In order to obtain a single longitudinal mode oscillation with a semiconductor laser, a distributed feedback type using a diffraction grating (Distributed Feedback:
DFB) laser or distributed reflection type (Distrib)
utd Bragg Reflector (DBR)
There is a laser and development is underway. In order to realize a semiconductor laser having a single longitudinal mode oscillation structure and a transverse mode control structure, it is necessary to form a diffraction grating and a current confinement structure in the laser structure. Is repeatedly performed.
【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。この再
成長工程の場合、再成長温度は750℃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。For example, in a method of manufacturing a DFB semiconductor laser, a step of imprinting a diffraction grating on a p-Al 0 .25 Ga 0 .75 As guide layer and then regrowing an n-GaAs current block layer and a current path N-GaAs
After the current block layer was partially removed by etching to form a stripe, the p-Al 0 .7 Ga 0 .3 As clad layer,
There is a step of regrowing the GaAs contact layer. In the case of this regrowth step, the regrowth temperature is 750 ° C. or higher. However, if the regrowth is performed at such a high temperature, the p-type dopant (Zn) is re-evaporated from the p-type guide layer 15 in the stripe, The carrier concentration decreases to about 2 × 10 17 cm −3 . As a result of the decrease in carrier concentration, the barrier height against electrons in the p-type layer decreases, and when the semiconductor laser device operates at a high temperature, 10 out of the carriers injected into the active layer.
Since about% overflows into the p-type layer, there is a problem that the threshold current sharply increases.
【0004】[0004]
【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。It is known that the doping efficiency of an AlGaAs film grown using Zn as a p-type dopant decreases as the growth temperature increases, but the present inventor actually used the reduced pressure MOCVD method. When the doping efficiency of the AlGaAs film grown using Zn as a p-type dopant was determined, the result of FIG. 10 was obtained. As can be seen from FIG. 10, the doping efficiency sharply decreases on the high temperature side because Zn re-evaporation becomes more severe as the temperature becomes higher. Next, FIG. 11 shows the carrier concentration measured after annealing an AlGaAs film doped with Zn at 1 × 10 18 cm −3 at 600 ° C. to 800 ° C.
As shown in FIG. 11, when the temperature of the Zn-doped film is raised again, Zn is re-evaporated vigorously as described above.
There is a problem that the carrier concentration is significantly reduced.
【0005】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。In the conventional manufacturing method, when growing a p-type layer, 1
Although a carrier concentration of × 10 18 cm -3 can be ensured, the p-type dopant (Zn) is re-evaporated from the p-type guide layer in the stripe because regrowth is performed at 750 ° C. or higher after the etching step. , Carrier concentration is 2 × 10 17 cm -3
To a degree. For this reason, the barrier height for electrons in the p-type layer decreases, and at the time of high-temperature operation, about 10% of the carriers injected into the active layer overflow into the p-type layer, so that the threshold current rapidly increases. there were.
【0006】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。[0006] In a device manufacturing process in which the etching process and the semiconductor thin film regrowth process are required to be repeated on the Zn-doped p-type layer, the dopant of the underlying p-layer is evaporated by heat during the regrowth. However, the carrier concentration decreased, and it was difficult to accurately control the value as designed. A similar problem occurs with a p-type dopant such as Mg.
【0007】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。The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to perform processing such as etching on a p-type layer semiconductor thin film doped with a p-type dopant such as Zn or Mg, and It is an object of the present invention to regrow a semiconductor thin film while controlling a change in carrier concentration of a semiconductor thin film of a p-layer serving as a base in a step of regrowing a semiconductor thin film thereon.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】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。According to the present invention, there is provided a process for performing a process such as etching on a p-type semiconductor thin film doped with a p-type dopant such as Zn or Mg, and then re-growing the semiconductor thin film thereon. When the substrate temperature is raised to the regrowth starting temperature, the gas of the organometallic compound of the dopant metal is supplied onto the substrate to suppress evaporation of the dopant in the underlying p-type layer, and to carry the carrier of the underlying semiconductor thin film layer. An object of the present invention is to provide a method for regrowing a semiconductor thin film while suppressing a change in concentration and controlling a carrier concentration to a value close to a designed value.
【0009】[0009]
【作用】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。According to the present invention, in a step of performing processing such as etching on a p-type semiconductor thin film doped with a p-type dopant such as Zn or Mg and then re-growing the semiconductor thin film thereon, the substrate temperature is reset. When raising the temperature to the growth start temperature, by flowing the gas of the organometallic compound of the dopant metal over the substrate, the change in the carrier concentration of the underlying semiconductor thin film is controlled, and while controlling the carrier concentration to a value close to the design, The semiconductor thin film can be regrown. For this reason, it becomes possible to control the carrier concentration to a value close to the design in a device manufacturing process that requires repetition of the etching process and the semiconductor thin film regrowth process.
【0010】[0010]
【実施例】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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a DF according to a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the schematic structure of a B-type semiconductor laser. In the figure, 10 is an n-GaAs substrate, 11 is an n-GaAs buffer layer, 12 is an n-Al 0 .5 Ga 0 .5 As clad layer,
13 non-doped Al 0 · 13 Ga 0 · 87 As active layer, 14 p-Al 0 · 5 Ga 0 · 5 As carrier charge-barrier layer, 15 p
-Al 0 · 25 Ga 0 · 75 As guide layer, 16 p-Al 0 · 6
Ga 0 · 4 As etch stop layer, 17 n-Ga
As current blocking layer 18 is p-Al 0 · 7 Ga 0 · 3 As cladding layer, 19 denotes the p-GaAs contact layer 20 is a diffraction grating, 21 is a p-side electrode, 22 is an n-side electrode, respectively.
【0011】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。In this semiconductor laser, n
Since the -GaAs current blocking layer 17 is located close to the active layer 13 and the n-GaAs layer 17 functions as a light absorbing layer, a difference in the complex refractive index occurs between the inside of the stripe and the outside of the stripe. Horizontal light confinement is achieved.
【0012】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。Next, the effect of the built-in diffraction grating will be described. That is, light in only the resonator direction is amplified by the diffraction grating, and laser oscillation occurs when the light reaches a certain threshold. The oscillation wavelength λ at that time is expressed by the following equation.
【0013】 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。Λ = 2 · n eff · Λ / m (m = 1, 2, 3,.
...) Where n eff is the equivalent refractive index and Λ is the period of the diffraction grating. Therefore, the oscillation wavelength λ can be changed by changing the period Λ of the diffraction grating.
【0014】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。Next, a method of manufacturing a semiconductor laser having the above-described structure according to the present invention will be described. 2 to 7 are views showing a manufacturing process of the semiconductor laser shown in FIG.
【0015】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。First, a group III organic metal (trimethylgallium / trimethylaluminum) and a group V hydride (arsine) are used as raw materials, hydrogen selenide is used as an n-type dopant material, and diethyl zinc is used as a p-type dopant material. As shown in FIG. 2, an n-GaAs buffer layer 11 having a thickness of 0.5 μm and an n-Al 0 layer having a thickness of 0.8 μm are formed on a GaAs substrate 10 having a plane orientation (100) by a reduced pressure (100 torr) MOCVD method. · 5 Ga 0 · 5 As cladding layer 12, a thickness of 0.08μm undoped Al 0 · 13 Ga
0 · 87 As active layer 13, p-Al 0 · 5 having a thickness of 0.05μm
Ga 0 · 5 As Kiyarya-barrier layer 14, a thickness of 0.15μ
The p-Al 0 · 25 Ga 0 · 75 As guide layer 15 of m is continuously growing. The growth so far is performed at a growth temperature of 750 ° C.
【0016】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。Subsequently, as shown in FIG.
Then, a third-order diffraction grating 25 having a period of 3468 ° is formed on the photoresist using a two-beam interference exposure apparatus. Then, as shown in FIG. 4, a thickness of 0.15μm by chemical etching p-Al 0 · 25 Ga 0 · 75
The diffraction grating 20 having a depth of 0.1 μm is transferred to the As guide layer 15.
【0017】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。[0017] Next, as shown in FIG. 5, by the MOCVD method, p-Al 0 · 6 Ga 0 · 4 As etch stop layer 16 having a thickness of 0.02 [mu] m, a thickness of 0.5 [mu] m n-GaA
The s current block layer 17 is continuously grown. The second growth is performed at a growth temperature of 750 ° C., and at this time, the substrate temperature is increased to 750 ° C. while diethyl zinc flows on the substrate. This serves as a base p-Al 0 · 25 Ga
A decrease in Kiyarya concentration of 0 · 75 As guide layer 15 can be suppressed. Subsequently, as shown in FIG.
Current mask layer 17 by chemical etching using an ammonia-based etchant with
Is etched until the p-AlGaAs etching stop layer 16 is exposed. Further subsequently, until p-Al 0 · 25 Ga 0 · 75 As guide layer 15 is exposed by HF, the p-AlGaAs etch Sutotsupu layer 16 is removed by etching, the width of the bottom to form a stripe-shaped groove.
【0018】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。Next, a 2 μm-thick p
-Al 0 · 7 Ga 0 · 3 As cladding layer 18, a thickness of 1 [mu] m p
-The GaAs contact layer 19 is continuously grown. The third growth is also performed at 750 ° C., but the substrate temperature is increased to 750 ° C. while flowing diethyl zinc on the substrate, as in the second regrowth. As a result, a decrease in the carrier concentration of the p-Al 0 .25 Ga 0 .75 As guide layer 15 in the stripe can be suppressed. Thereafter, the p-type electrode 21 is formed on the p-GaAs contact layer 21 by a normal electrode forming process.
The semiconductor laser wafer having the structure shown in FIG. 1 was fabricated by applying an n-type electrode 22 to the lower surface of an n-GaAs substrate.
【0019】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。When the wafer thus obtained was cleaved to produce a DFB laser having a cavity length of 250 μm, the regrowth temperature on the p-type layer was lowered. Despite repeating the regrowth step, the decrease in the carrier concentration of the p-type layer can be suppressed, and the carrier that overflows from the active layer to the p-layer during high-temperature operation is reduced. No increase in threshold current was observed, and a semiconductor laser having excellent high-temperature operation characteristics was obtained.
【0020】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。In this embodiment, the regrowth is performed by the MOCVD method. However, the present invention can be applied to the case where the regrowth is performed by any growth method using an organometallic compound.
Further, in this embodiment, Zn is used as the p-type dopant, but the present invention can be applied to the case where another dopant is used.
【0021】(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GaInP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InGaAlP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(DMZ)をPH3と同時に流しておく。次にSi
O2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。(Embodiment 2) Next, a case where the present invention is applied to a semiconductor laser using an InGaAlP-based material will be described. In FIG. 8A, 31 is a Si-doped GaAs substrate, 32 is a Se-doped InGaAlP cladding layer, 33 is
Is a GaInP active layer, 34 is a Zn-doped InGaAlP
It is a cladding layer. These three layers are continuously grown in the first growth. Next, as shown in FIG. 8B, after forming the SiO 2 mask 35, a ridge is formed by etching. At this time, the Zn-doped InGaAlP cladding layer 34 slightly remains in portions other than the ridge portion. Next, at the time of raising the substrate temperature to form the current block layer 36 by the second regrowth, diethyl zinc (DEZ) or dimethyl zinc (DMZ) is changed to PH 3 until the substrate temperature reaches the growth temperature. Pour at the same time. Next, Si
The O 2 mask 35 is removed, and the Zn-doped GaAs contact layer 37 is grown by the third regrowth as shown in FIG.
【0022】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。In the above manufacturing steps, by supplying a source of Zn to the substrate surface at the time of the second temperature rise of the growth, re-evaporation of Zn from the p-InGaAlP cladding layer 34 is suppressed, and the Zn carrier concentration is increased. The leakage current flowing to portions other than the ridge portion can be reduced without lowering, and a semiconductor laser having good characteristics can be obtained.
【0023】(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。(Embodiment 3) Next, an embodiment of a semiconductor laser manufactured by an MOCVD growth method using an InP-based material will be described.
【0024】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。First, as shown in FIG. 9A, a Zn-doped InP substrate 41 is formed on a Zn-doped InP substrate 41 in the first growth.
A P cladding layer 42, an InGaAsP active layer 43, and a Se-doped InP cladding layer 44 are grown. Next, FIG.
As shown in (b), the substrate 41 is etched in a mesa shape using the SiO 2 mask 45. Next, as shown in FIG. 9C, a Se-doped InP current blocking layer 46 and a Zn-doped InP current blocking layer 47 are grown in the second growth. Next, after removing the SiO 2 mask 45, FIG.
As shown in (d), the Se-doped In
A P cladding layer 48 and a Se-doped InGaAsP contact layer 49 are grown.
【0025】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。In the above manufacturing process, when the substrate temperature is raised at the time of the third regrowth, until the substrate temperature reaches the growth temperature, diethyl zinc (DEZ) or dimethyl zinc is simultaneously formed on the substrate surface with PH 3. (DMZ). By this DEZ or DMZ flow, FIG.
It is possible to prevent Zn from re-evaporating from the surface of the current block layer 47 during the temperature rise and to prevent the carrier concentration from decreasing and the function of the current block from deteriorating.
【0026】[0026]
【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。As described above in detail, according to the present invention, a p-type semiconductor thin film doped with a dopant such as Zn or Mg is processed by etching or the like, and then an organometallic compound is applied thereon. When the substrate temperature is raised to the regrowth starting temperature in the step of regrowing the semiconductor thin film by the conventional growth method, the carrier concentration of the underlying semiconductor thin film changes by flowing the organometallic compound of the dopant metal onto the substrate. , And the semiconductor thin film can be regrown while controlling the carrier concentration to a value close to the designed value. By applying this method to the above-described method for manufacturing a semiconductor laser, a decrease in the carrier concentration of the p-type layer can be suppressed, and the number of carriers that overflow from the active layer to the p-type layer during high-temperature operation is reduced. DFB laser with excellent yield can be obtained with good yield, and a low-cost transverse mode control laser that oscillates in a single longitudinal mode can be obtained.
【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。FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the semiconductor laser device shown in FIG. 1;
【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。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the semiconductor laser device shown in FIG. 1;
【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。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of the semiconductor laser device shown in FIG. 1;
【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。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the semiconductor laser device shown in FIG. 1;
【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。FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the semiconductor laser device shown in FIG. 1;
【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。FIG. 7 is a manufacturing process diagram of the semiconductor laser device shown in FIG. 1;
【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。FIG. 8 is a manufacturing process diagram of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
【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。FIG. 9 is a manufacturing process diagram of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
【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。FIG. 10 is a diagram showing the doping efficiency of an AlGaAs film grown using Zn as a dopant by a reduced pressure MOCVD method.
【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。FIG. 11 is a diagram showing a change in carrier concentration with respect to an annealing temperature.
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Reference Signs List 10 n-GaAs substrate 11 n-GaAs buffer layer 12 n-Al 0 .5 Ga 0 .5 As cladding layer 13 non-doped Al 0 .13 Ga 0 .87 As active layer 14 p-Al 0 .5 Ga 0 .5 As carrier charge-barrier layer 15 p-Al 0 · 25 Ga 0 · 75 As guide layer 16 p-Al 0 · 6 Ga 0 · 4 As etch stop layer 17 n-GaAs current blocking layer 18 p-Al 0 · 7 Ga 0 ・ 3 As 19 p-GaAs contact layer 20 diffraction grating
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−166285(JP,A) 特開 平1−286486(JP,A) 特開 平2−22879(JP,A) 特開 平2−206191(JP,A) 特開 昭60−66484(JP,A) 特開 昭62−176183(JP,A) 特開 平1−222433(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/205 H01L 33/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-166285 (JP, A) JP-A-1-286486 (JP, A) JP-A-2-22879 (JP, A) JP-A-2- 206191 (JP, A) JP-A-60-66484 (JP, A) JP-A-62-176183 (JP, A) JP-A-1-222433 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H01L 21/205 H01L 33/00
Claims (4)
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、 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
てなると共に、 前記p型ドーパントがドーピングされた半導体薄膜が、
少なくともAlを含んでなり、そのIII族元素中のAl組成
比が0.25以下である ことを特徴とする半導体薄膜の成長
方法。1. A semiconductor thin film including a layer doped with a p-type dopant is formed on a substrate, and after exposing at least a part of the layer doped with the p-type dopant, the semiconductor thin film is re-applied thereon. In the method for growing a semiconductor thin film, at least during the step of raising the temperature of the substrate to a temperature at which regrowth is started, the gas of the organometallic compound of the p-type dopant metal in the exposed layer is removed by the method described above. While being supplied on the substrate, the semiconductor thin film doped with the p-type dopant,
Al composition containing at least Al and its group III element
A method for growing a semiconductor thin film, wherein the ratio is 0.25 or less .
層の少なくとも一部を露出することによってリッジ形状
が形成され、該リッジ形状上面にはSiO2が形成され
て、再成長工程に導かれてな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。2. The method according to claim 1, wherein said p-type dopant is doped.
Ridge shape by exposing at least part of the layer
Is formed, and SiO2 is formed on the upper surface of the ridge shape.
Wherein the process is guided to a regrowth step.
2. The method for growing a semiconductor thin film according to item 1 .
導体層を含んでなることを特徴とする請求項1又は2に
記載の半導体薄膜の成長方法。3. The semiconductor thin film to be regrown is an n-type semiconductor film.
3. The method according to claim 1, further comprising a conductor layer.
A method for growing a semiconductor thin film as described above .
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。 4. The p-type dopant is Zn or Mg.
The method for growing a semiconductor thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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