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JPH0533552B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0533552B2
JPH0533552B2 JP17909285A JP17909285A JPH0533552B2 JP H0533552 B2 JPH0533552 B2 JP H0533552B2 JP 17909285 A JP17909285 A JP 17909285A JP 17909285 A JP17909285 A JP 17909285A JP H0533552 B2 JPH0533552 B2 JP H0533552B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gaas
conductivity type
gaalas
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP17909285A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6239085A (en
Inventor
Takuro Ishikura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP60179092A priority Critical patent/JPS6239085A/en
Publication of JPS6239085A publication Critical patent/JPS6239085A/en
Publication of JPH0533552B2 publication Critical patent/JPH0533552B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光半導体素子に関し、もつと詳しくは
内部電流狭窄層を有するGa1-xAlxAs系の光半導
体素子の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a Ga 1-x AlxAs optical semiconductor device having an internal current confinement layer.

背景技術 内部電流狭窄層を有するGa1-xAlxAs系半導体
レーザ素子は、通常電流狭窄層はN形のGaAsま
たはGa1-xAlxAsより成る。電流狭窄層をたとえ
ばP形にすると少数キヤリヤの拡散が長いため、
10μm程度の比較的厚い電流狭窄層が必要である。
一方、電流狭窄層をN形にすると、一般に少数キ
ヤリヤの拡散長が短いため、電流狭窄層は薄くす
ることができる。たとえばキヤリヤ濃度が5×
1018cm-3のGaAs電流狭窄層では、0.3μm以上であ
れば電流狭窄を行なうことができる。このような
理由から内部電流狭窄層を有する半導体レーザ素
子は、第3図および第4図の形状をなす、第3図
の先行技術では、P形GaAs基板1上にN形
GaAs電流狭窄層2と、P形GaAlAsクラツド層
3と、GaAlAs活性層4と、N形GaAlAsクラツ
ド層5と、N形GaAsキヤツプ層6とがこの順序
で液相成長法で積層形成される。
BACKGROUND ART In a Ga 1-x AlxAs semiconductor laser device having an internal current confinement layer, the current confinement layer is usually made of N-type GaAs or Ga 1-x AlxAs. For example, if the current confinement layer is made of P type, the diffusion of minority carriers will be long, so
A relatively thick current confinement layer of about 10 μm is required.
On the other hand, if the current confinement layer is N-type, the diffusion length of minority carriers is generally short, so the current confinement layer can be made thinner. For example, if the carrier density is 5×
A GaAs current confinement layer of 10 18 cm -3 can perform current confinement if the thickness is 0.3 μm or more. For this reason, a semiconductor laser device having an internal current confinement layer has the shapes shown in FIGS. 3 and 4. In the prior art shown in FIG.
A GaAs current confinement layer 2, a P-type GaAlAs cladding layer 3, a GaAlAs active layer 4, an N-type GaAlAs cladding layer 5, and an N-type GaAs cap layer 6 are laminated in this order by liquid phase growth.

また、第4図に示される半導体レーザ素子は、
N形GaAs基板7上に、N形GaAlAsクラツド層
8と、GaAlAs活性層9と、P形GaAlAsクラツ
ド層10と、N形GaAs電流狭窄層11と、P形
GaAlAsクラツド層12と、P形GaAsキヤツプ
層13とが有機金属化学蒸着法(MOCVD法)
で、この順序で積層形成される。
Furthermore, the semiconductor laser device shown in FIG.
On the N-type GaAs substrate 7, an N-type GaAlAs cladding layer 8, a GaAlAs active layer 9, a P-type GaAlAs cladding layer 10, an N-type GaAs current confinement layer 11, a P-type
The GaAlAs clad layer 12 and the P-type GaAs cap layer 13 are formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
The layers are formed in this order.

このような第3図および第4図示から明らかな
ように、従来からの半導体素子では素子構造によ
つて、使用基板1,7の導電型が制限されてい
る。
As is clear from the illustrations in FIGS. 3 and 4, in conventional semiconductor devices, the conductivity types of the substrates 1 and 7 used are limited depending on the device structure.

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
基板の導電型にかかわらず薄い電流狭窄層を形成
することができるようにしした光半導体素子の製
造方法を提供することである。
Problems to be Solved by the Invention The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical semiconductor device, which enables the formation of a thin current confinement layer regardless of the conductivity type of the substrate.

問題点を解決するための手段 本発明は、有機金属化学蒸着法によつて、一方
導電形のGaAs基板21上に、第1ノンドープ
GaAs層22と、高抵抗Ga1-xAlxAs層23と、
第2ノンドープGaAs層24とをこの順序で積層
形成し、 第2ノンドープGaAs層24の表面から前記一
方導電形のGaAs基板21に達する深さを有する
V溝25を形成し、 その後、V溝25内と第2ノンドープGaAs層
24上とに、一方導電形のGaAlAsクラツド層2
6と、他方導電形のGaAlAs活性層27と、他方
導電形のGaAlAsクラツド層28と、他方導電形
のGaAsキヤツプ層29とをこの順序で液相成長
法で積層形成するることを特徴とする光半導体素
子の製造方法である。
Means for Solving the Problems The present invention provides a method for depositing a first non-doped film onto a GaAs substrate 21 of one conductivity type by metalorganic chemical vapor deposition.
GaAs layer 22, high resistance Ga 1-x AlxAs layer 23,
A second non-doped GaAs layer 24 is laminated in this order, and a V-groove 25 having a depth reaching from the surface of the second non-doped GaAs layer 24 to the one conductivity type GaAs substrate 21 is formed. A GaAlAs cladding layer 2 of one conductivity type is formed inside and on the second non-doped GaAs layer 24.
6, a GaAlAs active layer 27 of the other conductivity type, a GaAlAs cladding layer 28 of the other conductivity type, and a GaAs cap layer 29 of the other conductivity type are formed in this order by a liquid phase growth method. This is a method for manufacturing an optical semiconductor element.

作 用 本発明に従えば、Ga1-xAlxAs層を形成する際に
高抵抗化し、これを電流狭窄層に用いることによ
つて、基板の導電型によらず電流狭窄することが
できる。
Function According to the present invention, by increasing the resistance when forming the Ga 1-x AlxAs layer and using it as a current confinement layer, current confinement can be achieved regardless of the conductivity type of the substrate.

特に本発明に従えば、第2ノンドープGaAs層
24は、高抵抗Ga1-xAlxAs層23を高抵抗とし
て低抵抗になるのを防ぐとともに、その高抵抗
Ga1-xAlxAs層23上に酸化層があつても、一方
導電形のGaAlAsクラツド層26が液相成長法で
成長することを容易にすることができる。
In particular, according to the present invention, the second non-doped GaAs layer 24 makes the high resistance Ga 1-x AlxAs layer 23 high in resistance to prevent it from becoming low resistance, and also
Even if there is an oxide layer on the Ga 1-x AlxAs layer 23, the GaAlAs cladding layer 26 of one conductivity type can be easily grown by liquid phase growth.

実施例 第1図は本発明の一実施例の断面図である。半
導体基板20は、N形GaAs基板21上にノンド
ープGaAs層22と、高抵抗Ga1-xAlxAs層23
と、ノンドープGaAs層24とが有機金属化学蒸
着法によつて、この順序では積層形成されてな
る。ノンドープGaAs層22は、たとえば0.3μm
であり、Ga1-xAlxAs層23は0.1μmであり、ノ
ンドープGaAs層24は0.3μmの厚みに選ばれる。
ここで、ノンドープGaAs層22,24は、ドー
パントの拡散によつてGa1-xAlxAs層23が低抵
抗化するのを防止するために設けられる。
Embodiment FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention. The semiconductor substrate 20 includes a non-doped GaAs layer 22 and a high resistance Ga 1-x AlxAs layer 23 on an N-type GaAs substrate 21.
and a non-doped GaAs layer 24 are stacked in this order by organometallic chemical vapor deposition. The non-doped GaAs layer 22 has a thickness of, for example, 0.3 μm.
The thickness of the Ga 1-x AlxAs layer 23 is selected to be 0.1 μm, and the thickness of the non-doped GaAs layer 24 is selected to be 0.3 μm.
Here, the non-doped GaAs layers 22 and 24 are provided to prevent the resistance of the Ga 1-x AlxAs layer 23 from decreasing due to dopant diffusion.

GaAlAs層23が有機金属化学蒸着法で高抵抗
化する条件は、成長時の基板温度、V族(AsH3
ガス)分圧と族(トリメチルガリウムとトリメ
チルアルミニウムまたはトリメチルガリウムとト
リメチルアルミニウム)の分圧との比いわゆる
/比、およびリアクタの形状によつて異な
る。たとえばアルミニウムの組成を大にするかあ
るいは成長温度を下げると高抵抗化することが知
られている。
The conditions for increasing the resistance of the GaAlAs layer 23 by organometallic chemical vapor deposition are the substrate temperature during growth, group V (AsH 3
The ratio of the partial pressure of the gas) to the partial pressure of the group (trimethylgallium and trimethylaluminum or trimethylgallium and trimethylaluminum), the so-called /ratio, and the geometry of the reactor. For example, it is known that increasing the aluminum composition or lowering the growth temperature increases the resistance.

高抵抗化するための手法として、キヤリア濃度
を小さくすることによつて、抵抗を大きくするこ
とができる。また低い成長温度にすることによつ
て、あるいはまたガスの分圧比の選択によつて、
さらに高い抵抗値の設計が可能である。このよう
な有機金属化学蒸着法で高抵抗化するための手法
は、「日経エレクトロニクス」1983年1月17日号
第189頁〜第212頁に開示されており、特にその第
195頁の図5とそれに関連する説明から明らかで
あり、またこの文献には、GaAlAsの方が、
GaAsよりも1オーダー高い抵抗値にすることが
可能であることもまた示されている。
As a method for increasing the resistance, the resistance can be increased by decreasing the carrier concentration. Also, by lowering the growth temperature or by selecting the partial pressure ratio of the gases,
Designs with even higher resistance values are possible. A method for achieving high resistance using organometallic chemical vapor deposition is disclosed in "Nikkei Electronics", January 17, 1983 issue, pages 189 to 212, and in particular,
It is clear from Figure 5 on page 195 and the related explanation, and this document also states that GaAlAs is
It has also been shown that resistance values an order of magnitude higher than GaAs are possible.

第2図は、第1図の半導体基板20にチヤンネ
ルを形成した半導体レーザ素子30の構造を示す
断面図である。まず、半導体基板20のノンドー
プGaAs層24の表面から、N形GaAs基板21
に達する深さを有するV溝25を、たとえばゲミ
カルエツチング法などによつて形成する。その
後、V溝25内とノンドープGaAs層24上にN
形GaAlAsクラツド層26と、P型GaAlAs活性
層27と、P形GaAlAsクラツド層28と、P形
GaAsキヤツプ層29とを、この順序で液相成長
法で積層形成する。なお、液相成長法で積層する
場合、Ga1-xAlxAs層23上には、酸化層がある
ため成長が困難で、このため第1図のノンドープ
GaAs層24がない場合には、基板上に均一に成
長しない。本実施例ではノンドープGaAs層24
を設けているため第2図のように基板20上に均
一に成長させることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor laser device 30 in which a channel is formed on the semiconductor substrate 20 of FIG. First, from the surface of the non-doped GaAs layer 24 of the semiconductor substrate 20,
A V-groove 25 having a depth of 100 mm is formed by, for example, a chemical etching method. After that, N is applied inside the V groove 25 and on the non-doped GaAs layer 24.
a P-type GaAlAs cladding layer 26, a P-type GaAlAs active layer 27, a P-type GaAlAs cladding layer 28, and a P-type GaAlAs cladding layer 26;
A GaAs cap layer 29 is laminated in this order by liquid phase growth. Note that when stacking layers using the liquid phase growth method, it is difficult to grow the Ga 1-x AlxAs layer 23 because there is an oxide layer on it.
Without the GaAs layer 24, it will not grow uniformly on the substrate. In this embodiment, the non-doped GaAs layer 24
2, uniform growth can be achieved on the substrate 20 as shown in FIG.

こうして第2図に示される構造を得たのち、電
極形成後個々の素子に分割してN形GaAs基板2
1上に電流狭窄層である高抵抗GaAlAs層23を
有する半導体レーザ素子30を得ることができ
る。
After obtaining the structure shown in FIG. 2 in this way, after forming electrodes, it was divided into individual elements and placed on an N-type GaAs substrate.
A semiconductor laser device 30 having a high resistance GaAlAs layer 23 serving as a current confinement layer on top of the semiconductor laser device 30 can be obtained.

効 果 以上のように本発明によれば、高抵抗化した
Ga1-xAlxAs層を、電流狭窄層に用いることによ
つて、基板の導電型によらず電流狭窄することが
可能となるとともに、比較的薄い厚みを有する電
流狭窄層を有する半導体素子を実現することがで
きる。
Effects As described above, according to the present invention, high resistance
By using a Ga 1-x AlxAs layer as a current confinement layer, it becomes possible to constrict current regardless of the conductivity type of the substrate, and a semiconductor device with a relatively thin current confinement layer is realized. can do.

特に本発明によれば、有機金属化学蒸着法によ
つて一方導電形(上述の実施例ではN形)の
GaAs基板21上に、第1ノンドープGaAs層2
2と、高抵抗Ga1-xAlxAs層23と、第2ノンド
ープGaAs層24とをこの順序で積層形成して、
高抵抗Ga1-xAlxAs層23を高抵抗として低抵抗
になるのを防ぐために、上述の第2ノンドープ
GaAs層24が形成され、この第2ノンドープ
GaAs層24はまた、一方導電形のGaAlAsクラ
ツド層26が、前記高抵抗Ga1-xAlxAs層23上
に酸化層があつても液相成長法で形成されること
を確実にし、そのクラツド層26上に、他方導電
形(上述の実施例ではP形)のGaAlAs活性層2
7と、他方導電形のGaAlAsクラツド層層28
と、他方導電形のGaAsキヤツプ層29とをこの
順序で液相形成することが可能になる。
In particular, according to the present invention, one conductivity type (N-type in the above embodiment) is formed by metal-organic chemical vapor deposition.
A first non-doped GaAs layer 2 is formed on a GaAs substrate 21.
2, a high resistance Ga 1-x AlxAs layer 23, and a second non-doped GaAs layer 24 are stacked in this order,
In order to make the high resistance Ga 1-x AlxAs layer 23 high and prevent it from becoming low resistance, the second non-doped layer 23 described above is
A GaAs layer 24 is formed, and this second non-doped
The GaAs layer 24 also ensures that a GaAlAs cladding layer 26 of one conductivity type is formed by liquid phase epitaxy even in the presence of an oxide layer on the high resistance Ga 1-x AlxAs layer 23, 26, a GaAlAs active layer 2 of the other conductivity type (P type in the above embodiment)
7 and the other conductive type GaAlAs cladding layer 28
and the GaAs cap layer 29 of the other conductivity type can be formed in a liquid phase in this order.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は半導体基板20の断面図、第2図は半
導体レーザ素子30の断面図、第3図および第4
図は先行技術の半導体レーザ素子の断面図であ
る。 20…半導体基板、21…N形GaAs基板、2
2…ノンドープGaAs層、23…高抵抗GaAlAs
層、24…ノンドープGaAs層、25…V溝、3
0…半導体レーザ素子。
FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor substrate 20, FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor laser element 30, and FIGS.
The figure is a cross-sectional view of a prior art semiconductor laser device. 20...Semiconductor substrate, 21...N-type GaAs substrate, 2
2...Non-doped GaAs layer, 23...High resistance GaAlAs
layer, 24...non-doped GaAs layer, 25...V groove, 3
0...Semiconductor laser element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 有機金属化学蒸着法によつて、一方導電形の
GaAs基板21上に、第1ノンドープGaAs層2
2と、高抵抗Ga1−xAlxAs層の23と、第2ノ
ンドープGaAs層24とをこの順序で積層形成
し、 第2ノンドープGaAs層24の表面から前記一
方導電形のGaAs基板21に達する深さを有する
V溝25を形成し、 その後、V溝25内と第2ノンドープGaAs層
24上とに、一方導電形のGaAlAsクラツド層2
6と、他方導電形のGaAlAs活性層27と、他方
導電形のGaAlAsクラツド層28と、他方導電形
のGaAsキヤツプ層29とをこの順序で液相成長
法で積層形成することを特徴とする光半導体素子
の製造方法。
[Claims] 1. One-sided conductivity type by metalorganic chemical vapor deposition method.
A first non-doped GaAs layer 2 is formed on a GaAs substrate 21.
2, a high resistance Ga1-xAlxAs layer 23, and a second non-doped GaAs layer 24 are laminated in this order, and the depth from the surface of the second non-doped GaAs layer 24 to the one conductivity type GaAs substrate 21 is determined. After that, a GaAlAs clad layer 2 of one conductivity type is formed in the V groove 25 and on the second non-doped GaAs layer 24.
6, a GaAlAs active layer 27 of the other conductivity type, a GaAlAs cladding layer 28 of the other conductivity type, and a GaAs cap layer 29 of the other conductivity type are formed in this order by a liquid phase growth method. A method for manufacturing semiconductor devices.
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JPS6239085A JPS6239085A (en) 1987-02-20
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JPS5228887A (en) * 1975-08-30 1977-03-04 Fujitsu Ltd Semiconductive emitter device
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