【手続補正書】
【提出日】平成16年12月24日(2004.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体構造基板および半導体レーザ装置の製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多元系材料からなる半導体層を基板結晶と格子整合させ、かつ不純物を導入しながら結晶成長させる工程を含む半導体構造基板の製造方法であって、
前記半導体層の結晶成長に際し、前記多元系材料を構成する元素のうち、不純物導入によって混晶率が低下する傾向の特定元素の供給量を不純物導入量に応じて増加させる
半導体構造基板の製造方法。
【請求項２】
前記半導体層は、第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層を半導体基板上に直接に又はバッファ層を介して順に結晶成長させてダブルヘテロ構造を形成する際の第１又は第２クラッド層であり、
当該第１又は第２クラッド層は４元系混晶半導体材料から構成されている
請求項１に記載の半導体構造基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１又は第２クラッド層は、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ＜１）からなる
請求項２に記載の半導体構造基板の製造方法。
【請求項４】
前記導入不純物は、ｐ型不純物としてのＺｎであり、
前記多元系材料に含まれる前記特定元素はＩｎである
請求項１に記載の半導体構造基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１又は第２クラッド層の結晶成長に際し、ｐ型不純物としてのＺｎの供給量に応じてＩｎの供給量を増加させる
請求項３に記載の半導体構造基板の製造方法。
【請求項６】
それぞれ多元系材料からなる第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層を半導体基板上に直接に又はバッファ層を介して順にエピタキシャル成長法により積層したダブルヘテロ構造を有し、動作電流により励起したレーザ光を活性層を中心とした領域に閉じ込め、発振後に出射する半導体レーザ装置の製造方法であって、
４元系材料からなる前記第１又は第２クラッド層の結晶成長に際し、当該４元系材料を構成する元素のうち、不純物導入によって混晶率が低下する傾向の特定元素の供給量を不純物導入量に応じて増加させる
半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１及び第２クラッド層は、それぞれ（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ＜１）からなる
請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１又は第２クラッド層の結晶成長に際し、ｐ型不純物としてのＺｎの供給量に応じてＩｎの供給量を増加させる
請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＡｌＧａＩｎＰ等の多元系混晶半導体材料を半導体基板上に結晶成長させてダブルヘテロ構造を形成する半導体構造基板の製造方法、および当該基板を用いて製造される半導体レーザ装置の製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
すなわち、本発明の半導体構造基板の製造方法では、多元系材料からなる半導体層を基板結晶と格子整合させ、かつ不純物を導入しながら結晶成長させる工程を含む半導体構造基板の製造方法であって、前記半導体層の結晶成長に際し、前記多元系材料を構成する元素のうち、不純物導入によって混晶率が低下する傾向の特定元素の供給量を不純物導入量に応じて増加させる。
この半導体構造基板の製造方法は、半導体レーザ装置のダブルヘテロ構造を形成する際に好適である。この場合、前記半導体層は、第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層を半導体基板上に直接に又はバッファ層を介して順に結晶成長させてダブルヘテロ構造を形成する際の第１又は第２クラッド層であり、当該第１又は第２クラッド層は４元系混晶半導体材料から構成されている。
前記第１又は第２クラッド層は、好適には、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１，０＜ｙ＜１）からなる。また、この場合、好ましくは、前記導入不純物は、ｐ型不純物としてのＺｎであり、前記多元系材料に含まれる前記特定元素はＩｎである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
このような半導体構造基板、又は半導体レーザ装置の製造方法では、例えばＺｎをｐ型ドーパントとする半導体層（例えば、半導体レーザ装置のｐクラッド層等）の結晶成長のように、ｐ型ドーパントが格子不整合を引き起こす際に供給量不足となる特定元素、例えばＩｎについて、その供給量をｐ型ドーパントの濃度等に応じて増加させる。特定元素の供給量増加によって、従来法ではｐ型ドーパントに起因して低下していた特定元素の混晶比が理想値に近いものとなる。つまり、本製造方法では、例えばｎ型ドーパント等の他の不純物が導入された半導体層、或いはノンドープの半導体層との間で、多元系混晶半導体層の組成が揃うこととなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が好適に実施可能な半導体構造基板および半導体レーザ装置の構造例と、本発明に係る製造方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
活性層８の組成比および厚さも任意であり、例えば、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐで厚さが０．１μｍ〜０．１５μｍ程度とする。
また、活性層８は、ノンドープの２種類の薄い層（ウェル層とバリア層）を交互に積層し、必要に応じて厚さ方向両側をバリア層と同じ材料で比較的に厚いガイド層で挟んだ多重量子井戸構造としてもよい。
この場合においても、各層の材料，組成比及び厚さに限定はないが、例えば、ウェル層はアンドープのＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、バリア層とガイド層は全てアンドープの（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐからなり、ウェル層とバリア層が５ｎｍ程度、ガイド層が５０ｎｍ程度とする。
本発明に係る半導体構造基板としては、たとえば、このダブルヘテロ構造が形成された形態を有し、この状態で提供可能である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
つぎに、図１に示す半導体レーザ装置を製造する場合を例に、本発明に係る半導体構造基板および半導体レーザ装置の製造方法の実施形態を説明する。
本製造方法は結晶成長工程に特徴があり、その結晶成長法は気相成長一般に適用可能であり、ＭＢＥ法等の採用も可能であるが、ここではＭＯＣＶＤ法を前提として説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
この半導体レーザ装置（又は半導体構造基板）の製造方法では、格子不整合率を各層で低いレベルで揃えることができ、例えばダブルヘテロ構造を形成する際に結晶性のよい層が得られる利点がある。これにより、転位成長などに起因した信頼性および寿命の低下を防止し、また活性層等にかかる応力を小さくして特性を安定させることが可能となる。また、従来、ドーパントの種類が違うだけで異なっていた各層の成長速度を揃えることが可能となり、結晶成長における再現性が向上する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る半導体構造基板の製造方法によれば、特にｐ型半導体層の結晶成長時など、導入不純物に応じて生じる格子不整合を是正することができる結晶成長が可能となる。
また、本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法によれば、この結晶成長法をダブルヘテロ構造の形成時に適用することで、信頼性が高く動作が安定した半導体レーザ装置を提供することが可能となる。