(57)【要約】【課題】本願発明の目的は、ｐ型ドーパントであるＣをドーピングした時における活性層近傍の結晶性劣化を低減し、ｐ型ドーパントであるＺｎのアンドープ活性層への拡散を抑制し、急峻なドーピングプロファイルを実現することである。【解決手段】ＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層とアンドープ活性層との間に結晶性の良好なＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ層を設けることにより、活性層近傍において、結晶性が低下しているＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層の影響を低減する。またＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層によりＺｎドープＩｎＰクラッド層からのＺｎ拡散を抑制する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板上に、ｎ型クラッド層、活性層、およびｐ型クラッド層を形成する工程を有し、
前記ｐ型クラッド層が、ｐ型ドーパントとしてＺｎおよびＣの２種類の元素を用いて形成されることを特徴とする半導体光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記ｎ型クラッド層と前記活性層の形成工程との間、および前記活性層と記ｐ型クラッド層の形成工程との間に、それぞれｎ型ガイド層およびｐ型ガイド層の形成工程を有し、
前記ｐ型クラッド層、もしくは前記ｐ型ガイド層のいずれかの層が、ｐ型ドーパントとしてＺｎおよびＣの２種類の元素を用いて形成されることを特徴とする半導体光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記ｐ型クラッド層、もしくは前記ｐ型ガイド層は、有機金属気相成長法を用いて形成される半導体光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記ｎ型クラッド層と前記活性層を第１の成長温度を用いて形成する工程と、
前記活性層上に前記ｐ型クラッド層を形成する工程とを有し、
前記ｐ型クラッド層の形成工程は、前記第１の成長温度より低い第２の成長温度でＣをドープしCドープ層を形成する工程と、前記第１の成長温度でＺｎをドープしＺｎドープ層を形成する工程とからなり、前記Ｃドープ層を形成する前に成長を中断する工程を有する半導体光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記半導体基板および前記ｎ型クラッド層はＩｎＰであり、前記活性層はＩｎＧａＡｌＡｓからなり、前記ｐ型クラッド層のCドープ層は、ＩｎＡｌＡｓからなり、前記ｐ型クラッド層のＺｎドープ層は、ＩｎＰからなる半導体光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記半導体基板は、ＧａＡｓであり、および前記ｎ型クラッド層はＡｌＧａＡｓであり、前記活性層はＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓもしくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓからなり、前記ｐ型クラッド層のCドープ層およびＺｎドープ層は、ＧａＡｌＡｓからなる半導体光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項４において、
前記ｐ型クラッド層内のCドープ層にドープするＣ濃度が、５×１０１７〜５×１０１８ｃｍ−３の範囲である半導体光素子の製造方法。
【請求項８】
半導体基板上にｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層がこの順に積層されてなる半導体光素子において、
前記ｐ型ガイド層もしくはｐ型クラッド層は、ＺｎおよびＣをｐ型ドーパントとして用いて形成された３元層もしくは４元層からなるＩｎＧａＡｌＡｓ混晶から構成されていること特徴とする半導体光素子。
【請求項９】
請求項８において、
前記ＩｎＧａＡｌＡｓ混晶内の前記活性層側の領域には、ｐ型ドーパントとしてＺｎが用いられ、前記ＩｎＧａＡｌＡｓ層内の前記クラッド層側の領域にはｐ型ドーパントとしてＣが用いられる半導体光素子。
【請求項１０】
請求項９において、
前記半導体基板がＩｎＰであり、前記ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓからなる３元層がＩｎＡｌＡｓクラッド層であり、ＩｎＧａＡｌＡｓからなる４元層がＩｎＧａＡｌＡｓガイド層であって、前記Ｚｎドーピング層とＣドーピング層の界面がＩｎＧａＡｌＡｓガイド層とＩｎＡｌＡｓクラッド層との間の領域内にある半導体光素子。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記ＩｎＧａＡｌＡｓからなるｐ型ガイド層と、前記ｐ型ガイド層に形成されたＺｎドープされたＩｎＧａＡｓＰ層からなるｐ型クラッド層と、
前記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層上に形成された回折格子とを有する半導体光素子。
【請求項１２】
請求項９において、
前記半導体基板がＧａＡｓであり、前記ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓからなる３元層がＧａＡｌＡｓガイド層、およびＧａＡｌＡｓクラッド層である半導体光素子。
【請求項１３】
ＩｎＰ基板上にｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層を含む積層膜を有し、
前記ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層および前記ＩｎＰ体基板を含む領域を選択的にエッチングして得られたメサ型構造の側面がｐ型ＩｎＡｌＡｓ層もしくはｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ層からなる埋め込み層で埋め込まれ、前記埋め込み層は、ｐ型ドーパントとしてＺｎとＣの２つを用いて形成された層を含むこと特徴とする半導体光素子。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記埋め込み層内の前記活性層側の領域には、ｐ型ドーパントとしてＺｎが用いられていることを特徴とする半導体光素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体光素子において、レーザ部と変調器部、またはレーザ部と導波路部が前記半導体基板上に集積化されていることを特徴とする半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子およびその製造方法に係り、特に、半導体レーザーを含む半導体光素子のｐ型半導体層の構造および形成方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩｎＰ基板上半導体レーザの結晶成長法では主に有機金属気相成長法が用いられており、ｐ型のドーパントにはＤＥＺｎやＤＭＺｎを原料としたＺｎ、ｎ型のドーパントにはＳｉ2Ｈ6やＨ2Ｓｅを原料としたＳｉ、Ｓｅが用いられている。ｎ型のドーパントであるＳｉ、Ｓｅは拡散しにくいが、ｐ型のドーパントであるＺｎは拡散しやすい。このため、例えばｐ型のガイド層やｐ型の埋め込み層のＺｎ濃度を増大した場合、あるＺｎ濃度まではレーザ特性が向上するが、Ｚｎ濃度が高すぎた場合にはアンドープの活性層にまでＺｎが拡散してしまうため、レーザ特性が急激に劣化してしまう。実際にレーザ素子を作製して特性を調べた結果が図１３である。アンドープから８×１０１７ｃｍ−３までＺｎ濃度を増大した場合、抵抗が２．８Ω低減したが、しきい電流値が４．１ｍＡ増加してしまった。また、Ｚｎに比べ拡散定数の小さいｐ型ドーパントとしてはＣＢｒ4やＣＣｌ4などを原料としたＣ（カーボン）が知られているが、ＣはＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓにはｐ型のドーパントとなるが、ＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰにおいては低濃度のn型ドーパントになる。図1はＣを用いた時の素子構造における断面模式図である。ｎ−ＩｎＰ基板１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層３、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４、ＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層５、ＺｎドープＩｎＰクラッド層（１×１０１８ｃｍ−３）６、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層７を順次積層した構造となっている。この時のＣとＺｎのプロファイルを図２に示す。クラッド層からのＺｎ拡散はＣドープ層で停止しており、アンドープの活性層にまでＺｎが拡散していないことが確認できた。ただし、Ｃを高濃度にドーピングする場合、６００℃以下の低温、低Ｖ／III比（Ｖ族／III族の流量比）で成長する必要があり（例えば、図３のC濃度と成長温度の関係を参照）、ＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層５の結晶性が劣化してしまう。図４はＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層の成長温度と素子構造でのＰＬ強度の関係である。図３、４によれば、Ｃ濃度を１×１０１８ｃｍ−３以上にドーピングする場合、成長温度を６００℃以下の条件にする必要がある（非特許文献１を参照）。一方、素子構造におけるＰＬ強度は上側ガイド層の成長温度が６００℃以下から急激に低下しており、６００℃以下の低温成長ではＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層の結晶性が劣化するため、損失となって発光層のＰＬ強度が低下すると考えられる。
【０００３】
さらに通常のＩｎＧａＡｌＡｓ層は７００℃付近で成長するのに対し、Ｃドープ層は６００℃以下で成長するため、昇温時と降温時に成長中断が必要となる。このため、例えばアンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４とＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層５の界面における結晶性が成長中断により劣化してしまう（非特許文献２を参照）。図５は成長中断による結晶性の劣化を検討したＴＥＭ像である。この検討では成長中断の影響を顕著に見るため、成長温度５３５℃でＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層を成長後、昇温と温度安定のために５分間の水素雰囲気における成長中断を設け、６９０℃でＩｎＧａＡｌＡｓ層を成長した。その結果、成長中断を設けた界面において結晶欠陥の発生していることが確認できる。
【０００４】
実際にレーザ素子を作製して特性を調べた結果が図１４である。クラッド層からのＺｎの拡散がＣドープ層で停止しているにもかかわらず、しきい電流値が３．２ｍＡ増加している。以上の結果（図２−５、図１４）は、ＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層により活性層へのZn拡散を抑制できるが、低温、低Ｖ／III比で成長したＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層および成長中断によって、活性層直上の成長層や成長界面の結晶性が劣化するため、しきい電流値が増大することを示している。
【０００５】
【非特許文献１】K. Kurihara et. al.,“Carbon-doped InAl(Ga)As with low oxygen contamination”, Journal of Crystal Growth,254,2003年、p.6-13
【非特許文献２】K. Kurihara et.al.,“Phase separation in InAlAs grown by MOVPE with a low growth temperature”, Journal of Crystal Growth,271,2004年、p.341-347
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は、ｐ型ドーパントであるＣをドーピングした時における活性層近傍の結晶性劣化を低減し、ｐ型ドーパントであるＺｎのアンドープ活性層への拡散を抑制し、急峻なドーピングプロファイルを実現することである。この効果により、レーザ素子構造において、しきい電流の増大を抑制しながら素子抵抗の低減を図ることが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層とアンドープ活性層との間に結晶性の良好なＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ層を設けることにより、活性層近傍において、結晶性が低下しているＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層の影響を低減した。またＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層によりＺｎドープＩｎＰクラッド層からのＺｎ拡散を抑制した。さらにＩｎＧａＡｌＡｓ組成と成長中断時での結晶性の劣化を調べることにより、結晶性の劣化が少ないＩｎＧａＡｌＡｓ組成において、Ｃドープ層を形成した。図６は成長中断時での表面写真、図１５は表面モホロジーのまとめである。検討ではＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｌＡｓ層を成長し、成長中断を行った。Ａｌ組成の多いＩｎＡｌＡｓ（Ａｌ：０．４８）表面は鏡面であったのに対し、Ａｌ組成の少ないＩｎＧａＡｌＡｓ（Ａｌ：０．２５）表面ではピットが発生しており、ＩｎＧａＡｓ表面では白濁している。表面モホロジーはＡｌ組成の増加に伴い鏡面になる傾向があり、ＩｎＡｌＡｓもしくはＩｎＡｌＡｓに近いＩｎＧａＡｌＡｓ組成で成長中断するほど結晶性の劣化が少ない。以上のことから、活性層直上にＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ層を設け、結晶性の低下したＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ層を活性層から離すことにより、損失の影響を低減した。さらにＣドープ層による成長中断をＡｌ組成の多いＩｎＧａＡｌＡｓ層もしくはＩｎＡｌＡｓ層内に設けることにより成長中断による欠陥の発生を低減した。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明により、Ｃドープに伴う活性層近傍における結晶性劣化の低減とクラッド層から活性層へのＺｎ拡散の低減が両立でき、製造歩留まりの向上、しきい電流値の低減、光出力の増大などが実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施例を図を用いて、詳細に述べる。
【００１０】
＜実施例１＞
本発明の断面構造を図７に示す。ｎ−ＩｎP基板１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層３、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層９、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ組成傾斜層（ＩｎＧａＡｌＡｓ層〜ＩｎＡｌＡｓ層）１０、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層（Ｃ：１〜５×１０１８ｃｍ−３）１１、ＺｎドープＩｎＰクラッド層（Ｚｎ：1×１０１８ｃｍ−３）６、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層７（Ｚｎ：2×１０１8ｃｍ−３）を有機金属気相成長法によって順次成長する。この時、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層９までは、成長温度６９０℃で連続成長するが、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層１１の成長前に、成長温度を５７０℃まで降温するため、成長中断８を設ける。成長温度の安定後、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層１１を成長し、さらに成長中断を設けてＩｎＰ系の成長温度である６００℃付近まで昇温し、ＺｎドープＩｎＰクラッド層６、ＺｎドープＩｎＧａＡｓ層７を成長する。ここで、Ｃドープの濃度は、５×１０１７〜５×１０１８ｃｍ−３の範囲にあり、好ましくは、１〜５×１０１８ｃｍ−３の範囲である。
【００１１】
また、膜の成長に用いる原料は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を主体に、ｎ型ドーパント源として、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ｐ型ドーパント源として、ジメチル亜鉛（ＤＭＺ）、四臭化炭素（ＣＢｒ４）を用いた。構造では結晶性の良好なＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓガイド層をアンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層上に形成することができ、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓガイド層上で成長中断を設けることから、欠陥の発生や損失の影響を低減することができる。さらに、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層１１があるため、ＺｎドープＩｎＰクラッド層６、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層７からのＺｎ拡散を抑制できる。このため、本願発明を用いることにより活性層へのＺｎ拡散の低減が可能であり、Ｚｎドープ層のみの場合と比較して、素子の製造歩留まりを約３０％向上することができた。また、活性層直上のＩｎＧａＡｌＡｓガイド層からＩｎＡｌＡｓクラッド層までを全てＣドープ層とした場合に比べ、結晶性劣化の影響を低減でき、素子のしきい電流値を約１．２ｍＡ低減することができ、最大光出力を２０％増大することができた。尚、本発明においては、Ｃドープ層をＩｎＡｌＡｓ層に設けたが、ＩｎＧａＡｌＡｓ組成傾斜層から設けても良い。またＩｎＧａＡｌＡｓ層は組成傾斜層としたが、多段のＩｎＧａＡｌＡｓ層でも良い。ＩｎＧａＡｓコンタクト層についてはＺｎドープとしたが、ＣドープＩｎＧａＡｓでも良く、ＣドープＩｎＧａＡｓの場合には活性層へのＺｎ拡散をさらに低減でき、Ｃドープ層の膜厚を低減することが可能である。このため、Ｃドープ層の膜厚を半減した場合には、素子のしきい電流値を約２ｍＡ低減することができ、最大光出力を２５％増大することができた。
【００１２】
＜実施例２＞
図８は本願発明を上側回折格子層を有した場合に適用した例である。ＩｎＧａＡｓＰ層にＣをドープした場合、ＣはＩｎＧａＡｓ層付近においてはｐ型のドーパントとなるが、ＩｎＰ層付近においては低濃度（約1×１０１6ｃｍ−３）のｎ型層となる。またＩｎＧａＡｌＡｓ層を回折格子層とした場合には、Ａｌを含んでいるため再成長界面の酸化が課題となる。このため素子構造としては上記適用例１と同様に、ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎPクラッド層２、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層３、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層９までの各層を積層する。その後、降温による成長中断、ＣドープＩｎＡｌＡｓ層１１、昇温による成長中断、ＺｎドープＩｎＧａＡｓＰ回折格子層１２を成長する。さらに干渉露光や電子線描画とドライエッチやウエットエッチにより回折格子形状をＩｎＧａＡｓＰ層に形成した後、ＺｎドープＩｎＰクラッド層６を再成長し、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１３を積層した。本願発明においては、実施例１と同様に従来のＺｎドープのみの場合と比較して、Ｚｎ拡散の抑制により、歩留まりを３０％向上することができた。また、Ｃドープのみと比較して、結晶性劣化の影響を低減でき、素子のしきい電流値を約１．２ｍＡ低減することができ、最大光出力を２０％増大することができた。なお本発明ではＩｎＧａＡｓＰ回折格子層を用いたが、再成長界面の酸化をin-situエッチングにより除去できる場合にはＩｎＧａＡｌＡｓ回折格子層でも良く、この場合には回折格子層をＣドープＩｎＧａＡｌＡｓとすることも可能である。
【００１３】
＜実施例３＞
図９は本願発明をレーザとＥＡ変調器から形成される集積化光源へ適用したものである。上記実施例１と同様に、ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎPクラッド層２、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層３、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層９、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層１１、ＺｎドープＩｎＰクラッド層の一部までを積層し、レーザ部１８を形成する。この後、酸化膜をマスクとして、ドライエッチもしくはウエットエッチにより、表面層から基板までをエッチングする。次に、除去部にｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層３、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ層上側ガイド層１４、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層９、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層１１、ＩｎＰクラッド層の一部を積層し、ＥＡ変調器部１９を形成する。その後、ＺｎドープＩｎＰクラッド層６を再成長し、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１３を積層した。従来構造のＺｎのみの場合には、ＥＡ変調器部とレーザ部とで最適なＺｎドーピングプロファイルが異なることから、ＺｎドープＩｎＰクラッド層のドーピング濃度は、Ｚｎ濃度の低いＥＡ変調器部に合わせていたため、レーザ部でのドーピング濃度が低く、最大光出力が小さかった。一方、本願発明を用いることにより、ＺｎドープＩｎＰクラッド層６からのＺｎ拡散はＣドープＩｎＡｌＡｓで低減できるため、変調器部においてもＩｎＰクラッド層のＺｎ濃度を上げることがでる。このため、ＥＡ変調器とレーザの集積化光源において、Ｚｎのみの従来構造と比べ、最大光出力を約２０％増加できた。
【００１４】
＜実施例４＞
図１０は本願発明をレーザと導波路の集積化光源へ適用したものである。上記実施例１と同様に、ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎPバッファ層２、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層３、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層４、ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層９、ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層１１、ＩｎＰクラッド層の一部を積層し、レーザ部１８を形成する。この後、酸化膜をマスクとして、ドライエッチもしくはウエットエッチにより、表面層から基板までをエッチングする。次に、除去部にアンドープＩｎＧａＡｓＰ層１５、ＺｎドープＩｎＡｌＡｓ層１６、ＣドープＩｎＡｌＡｓ層１７、ＩｎＰクラッド層の一部を積層し、導波路部２０を形成する。その後、上記実施例と同様にＺｎドープＩｎＰクラッド層６を再成長し、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１３を積層した。レーザと導波路の集積化光源は、先の実施例3と同様にレーザ部と導波路部で所望のＺｎプロファルが異なり、導波路部はアンドープであるのに対しレーザは活性層近傍までｐ型であることが望ましく、レーザ部にドーピングプロファイルを合わせるため、導波路部にＺｎが拡散していた。しかしながら、本願発明の方法を用いることにより、アンドープＩｎＧａＡｓＰ導波路層へのＺｎ拡散をＣドープＩｎＡｌＡｓ層で停止できるため、レーザ部１８のＺｎドープＩｎＰクラッド層６のＺｎ濃度を上げても、導波路部２０のアンドープＩｎＧａＡｓＰ層１５へのＺｎ拡散を抑制できる。このため、導波路部での損失を低減することができ、Ｚｎドープのみの場合と比較して光出力を２０％増加できた。
【００１５】
＜実施例５＞
図１１は本願発明を埋め込み型レーザ構造へ適用した例を示したものである。上記実施例と同様にｎ−ＩｎＰ基板上にレーザの多層構造を有機金属気相成長法により順次成長する。その後、酸化膜をマスクとして、ドライエッチもしくはウエットエッチングにより、表面層から基板までをエッチングし、メサ形状を形成する。さらに、このメサ形状の両側をｐ型のＩｎＡｌＡｓ埋め込み層１６、ｎ型のＩｎＰ層２１、ｐ型のＺｎドープＩｎＰ層２２、ｎ型のＩｎＰ層２１で埋め込んだ。さらにマスク除去後、ＺｎドープＩｎＰクラッド層６を再成長し、ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１３を積層した。本発明では、ｐ型のＩｎＡｌＡｓ埋め込み層をＺｎドープＩｎＡｌＡｓ層１６とＣドープＩｎＡｌＡｓ層１７とし、発光層側をＺｎドープＩｎＡｌＡｓ層１６とすることにより、メサと埋め込み層との界面やメサ近傍における埋め込み層の結晶性を維持しながら、ＺｎドープＩｎＰ層からメサ内部へのＺｎ拡散を低減することできる。このため、Ｚｎドープのみの場合と比較して、活性層へのＺｎ拡散を低減でき、しきい電流値を約３０％低減できた。
【００１６】
＜実施例６＞
図１２は本願発明をＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系ＣＤ用レーザ構造へ適用したものである。ｎ−ＧａＡｓ基板２３上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２４、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２５、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓもしくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性層２６、ＺｎドープＧａＡｌＡｓクラッド層２７、ＣドープＧａＡｌＡｓクラッド層２８、ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層２９を有機金属気相成長法によって順次成長した。ＣドープＡｌＧａＡｓの成長条件は高品質なＡｌＧａＡｓに比べ、低温、低Ｖ／III比であるため、結晶性が若干低下する。このため、活性層側をＺｎドープＡｌＧａＡｓクラッド層とし、コンタクト層側をＣドープＡｌＧａＡｓとすることにより、活性層近傍における結晶性の低下と活性層へのＺｎ拡散の低減を両立できる。本願発明により、Ｚｎドープのみの場合と比較して、素子の製造歩留りを約２０％増大できた。またＣドープのみの場合と比較して、素子のしきい電流値を約２０％低下できた。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図２】従来のＣドープ半導体多層膜でのＣとＺｎのプロファイルの例を示す図である。
【図３】成長温度とＣ濃度の関係を示す図である。
【図４】ガイド層の成長温度と素子構造でのＰＬ強度との関係を示す図である。
【図５】成長中断時の断面ＴＥＭ像である。
【図６】成長中断層の表面写真である。
【図７】本願発明の第１の実施例を示す半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図８】本願発明の第２の実施例を示す半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図９】本願発明の第３の実施例を示す半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図１０】本願発明の第４の実施例を示す半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図１１】本願発明の第５の実施例を示す半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図１２】本願発明の第６の実施例を示す半導体多層膜の断面構造を示す模式図である。
【図１３】ドーピング濃度に対する素子特性の比較を示す表である。
【図１４】ドーパントに対するしきい電流値の比較を示す表である。
【図１５】成長中断層の表面モホロジーのまとめを示す表である。
【符号の説明】
【００１８】
１：ｎ−ＩｎP基板、２：ｎ−ＩｎＰクラッド層、３：ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ下側ガイド層、４：アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸活性層、５：ＣドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層、６：ＺｎドープＩｎＰクラッド層（１×１０１８ｃｍ−３）、７：ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層、８：成長中断、９：ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ上側ガイド層、１０：ＺｎドープＩｎＧａＡｌＡｓ組成傾斜層（ＩｎＧａＡｌＡｓ層〜ＩｎＡｌＡｓ層）、１１：ＣドープＩｎＡｌＡｓクラッド層、１２：ＺｎドープＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、１３：ＺｎドープＩｎＧａＡｓコンタクト層、１４：アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ層、１５：アンドープＩｎＧａＡｓＰ層、１６：ＺｎドープＩｎＡｌＡｓ層、１７：ＣドープＩｎＡｌＡｓ層、１８：レーザ部、１９：ＥＡ変調器部、２０：導波路部、２１：ｎ−ＩｎＰ層、２２：Ｚｎ−ＩｎＰ層、２３：ｎ−ＧａＡｓ基板、２４：ｎ−ＧａＡｓバッファ層、２５：ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、２６：ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓもしくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸構造、２７：ＺｎドープＧａＡｌＡｓクラッド層、２８：ＣドープＧａＡｌＡｓクラッド層、２９：ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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