(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを０．０１以上０．１以下の組成比率となるように添加したＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層を有機金属化学気相成長法により成長する工程と、
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層上にＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ層を有機金属化学気相成長法により成長する工程とを有し、
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層の成長および上記ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ層の成長を、成長温度を７８０℃以上８００℃以下の一定温度に設定して順次行うようにしたＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層のＡｌの組成比率が０．０５以上０．０８以下である請求項１記載のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
Ａｌを０．０１以上０．１以下の組成比率となるように添加したＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ層を有機金属化学気相成長法により成長する工程と、
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ層上にＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ層を有機金属化学気相成長法により成長する工程とを有し、
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ層の成長および上記ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ層の成長を、成長温度を７８０℃以上８００℃以下の一定温度に設定して順次行うようにしたＡｌＧａＡｓ系半導体装置の製造方法。
【請求項４】
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ層のＡｌの組成比率が０．０５以上０．０８以下である請求項３記載のＡｌＧａＡｓ系半導体装置の製造方法。
【請求項５】
Ａｌを０．０１以上０．１以下の組成比率となるように添加したＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ層を有機金属化学気相成長法により成長する工程と、
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ層上にＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ層を有機金属化学気相成長法により成長する工程とを有し、
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ層の成長および上記ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ層の成長を、成長温度を７８０℃以上８００℃以下の一定温度に設定して順次行うようにした化合物半導体の成長方法。
【請求項６】
上記Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ層のＡｌの組成比率が０．０５以上０．０８以下である請求項５記載の化合物半導体の成長方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は化合物半導体の成長方法に関し、特に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ＧａＩｎＡｓを活性層として用いることにより歪み量子井戸構造の活性層を実現したものが知られている。このような歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、低閾値化や高信頼性化などレーザ特性の向上が期待される。
【０００３】
ここで、ＧａＩｎＡｓを活性層とする歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、クラッド層や光導波層の材料として、ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓが用いられる。しかしながら、ＧａＩｎＡｓの最適成長温度は、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの最適成長温度と互いに異なる。このため、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓは７８０℃〜８００℃程度で成長可能であるのに対して、ＧａＩｎＡｓは、一般にＡｌＧａＡｓやＧａＡｓよりも低い成長温度で、具体的には７５０℃以下、好適には６００℃〜７５０℃程度で成長しなければならない。
【０００４】
このようにＧａＩｎＡｓをＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの成長温度に比べて低い温度で成長しなくてはならないのは、Ｉｎの高い蒸気圧のためである。すなわち、ＧａＩｎＡｓをＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの最適成長温度と同程度の高い温度で成長した場合、Ｉｎの高い蒸気圧のためＩｎの再蒸発（再離脱）レートが高くなり、Ｉｎが結晶中に取り込まれなくなるだけでなく、結晶中に一旦取り込まれたＩｎがボールドアップすることにより、結晶表面にピット状の凹凸が発生し、表面モフォロジーを悪化させることになる。半導体レーザの活性層にこのような状態のＧａＩｎＡｓの結晶を用いた場合、内部損失が大きくなることで、発振閾値の増大や信頼性に及ぼす悪影響が多大となる。
【０００５】
例えば、ＧａＡｓ基板上に単層のＧａＩｎＡｓ膜を設けた構造の試料を成長温度を種々変化させて作製し、それぞれの試料についてＧａＩｎＡｓ膜の表面のピット密度を電子顕微鏡で観察したところ、ＧａＩｎＡｓ膜の成長温度を、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの最適成長温度と同程度の温度、例えば、８２０℃とした場合は、ＧａＩｎＡｓ膜の表面に円形状のピットが見られた。このＧａＩｎＡｓ膜の表面のピットは、Ｉｎの組成比率が大きくなる程、高密度に発生していた。このＧａＩｎＡｓ膜の表面のピットは、上述のようにＩｎが再蒸発した結果、発生したものある。これに対して、ＧａＩｎＡｓ膜の成長温度を、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの最適成長温度より低い温度、例えば、７５０℃以下とした場合は、Ｉｎの組成比率が例えば０．３１と大きい試料であっても、上述のようなピットはほとんど見られなくなる。これにより、ＧａＩｎＡｓ膜を、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの成長に比べて低温で成長することによって、ＧａＩｎＡｓ膜の結晶性が向上することが示される。
【０００６】
したがって、従来、ＧａＩｎＡｓを活性層とする歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造する場合は、クラッド層などを構成するＡｌＧａＡｓの成長を７５０℃〜８００℃程度の高温で行い、活性層を構成するＧａＩｎＡｓの成長を７５０℃以下、例えば６００℃〜７５０℃程度の低温で行うといった具合に、活性層の成長の前後で成長温度を切り替える温度制御法が用いられていた。
【０００７】
図１２に、従来技術による半導体レーザの製造方法により、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す。ここでは、ＡｌＧａＡｓをクラッド層、ＡｌＧａＡｓを光導波層、ＧａＩｎＡｓを活性層とするＳＣＨ構造（Separate Confinement Heterostructure）のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造する場合について説明する。
【０００８】
すなわち、この従来技術による半導体レーザの製造方法においては、図１２に示すように、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、成長温度を７８０℃に設定し、ｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ光導波層を順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度を６５０℃まで下げる。次に、成長温度が６５０℃で安定したところで、ＡｌＧａＡｓ光導波層上にＧａＩｎＡｓ活性層を成長させる。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び７８０℃まで上げる。次に、成長温度が７８０℃で安定したところで、ＧａＩｎＡｓ活性層上にＡｌＧａＡｓ光導波層およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層を順次成長させる。
【０００９】
この従来技術による半導体レーザの製造方法によれば、ＡｌＧａＡｓクラッド層およびＡｌＧａＡｓ光導波層の成長と、ＧａＩｎＡｓ活性層の成長とを、それぞれの最適成長温度で行うことで、半導体レーザ構造を構成する各半導体層、特にＧａＩｎＡｓ活性層の結晶性の向上が図られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような温度制御法を用いた従来技術による半導体レーザの製造方法では、６５０℃でＧａＩｎＡｓ活性層を成長させた後、この上にＡｌＧａＡｓ光導波層、ＡｌＧａＡｓクラッド層を成長させるために成長温度を７８０℃まで上げる昇温過程で、ＧａＩｎＡｓ活性層の表面からのＩｎの再蒸発は避けられないことになる。すなわち、ＧａＩｎＡｓ活性層の成長を、その最適成長温度よりも成長温度が高い状態で行った場合と同様に、得られるＧａＩｎＡｓ活性層の結晶性が悪化してしまう。
【００１１】
したがって、歪み量子井戸構造を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造に上述のような温度制御法を応用して、ＧａＩｎＡｓ活性層の成長をその最適成長温度で行っても、期待される効果（ＧａＩｎＡｓ活性層の結晶性の向上）が少なくなる。
【００１２】
また、温度制御法を用いてレーザ構造を構成する半導体層を成長する場合は、成長温度を変化させ状態が安定するまでの間は、成長を中断しなければならず、この成長中断によって、レーザ構造を構成する半導体層が不純物などによって汚染され、素子特性が劣化するという問題も生じる。
【００１３】
以上は、ＧａＡｓ基板などの基板上にＧａＩｎＡｓを成長する場合についてであるが、これ以外にも、基板上にＧａＩｎＰやＧａＩｎＡｓＰなど、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体を成長する場合は、同様なことが言える。
【００１４】
したがって、この発明の目的は、例えばＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰのようにＩｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体を成長する場合に、成長層からのＩｎの再蒸発を低減することができ、表面モロフォジーの良好な成長層を得ることができる化合物半導体の成長方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明による化合物半導体の成長方法は、
Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長時に、この化合物半導体の成長に用いられる第１の原料に、Ａｌを含む第２の原料を混入して成長を行い、この際、成長層におけるＡｌの濃度が１×１０18／ｃｍ3 以上となり、かつ、成長層におけるＡｌの組成比率が０．１以下となるように第２の原料の供給量および第１の原料に対する第２の原料の供給比を制御するようにした
ことを特徴とするものである。
【００１６】
この第１の発明において、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長には、典型的には、有機金属化学気相成長法または分子線エピタキシー法が用いられる。この第１の発明において、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体は、典型的にはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、具体的には例えばＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰである。
【００１７】
この第１の発明において、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層へのＡｌの添加量の下限は、成長層からのＩｎの再離脱を抑制する観点から、成長層におけるＡｌの濃度が１×１０18／ｃｍ3 以上となるように選ばれている。この場合、成長層からのＩｎの再離脱をより一層低減するために、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層へのＡｌの添加量の下限は、好適には、成長層におけるＡｌの組成比率が０．０１以上となるように選ばれ、より好適には成長層におけるＡｌの組成比率が０．０５以上となるように選ばれる。なお、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層へのＡｌの添加量が多くなるほど、Ｉｎの再離脱の低減の効果も大きくなるが、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層へのＡｌの添加量の上限は、例えば、成長層にＡｌが添加されなかった場合と実質的にほぼ同様の性質が得られるようにする観点から、成長層におけるＡｌ組成比率が０．１以下となるように選ばれている。なお、このＩｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層へのＡｌの添加量の上限は、好適には成長層におけるＡｌの組成比率が０．０８以下となるように選ばれる。
【００１８】
この第１の発明において、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長を行う前および／または行った後に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体を成長する工程を有する場合は、例えば、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長およびＡｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体の成長を、一定の温度で、好適にはＡｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体の最適成長温度で行うようにする。この場合、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体と、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体とは、典型的には、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、具体的には、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体は、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰであり、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体はＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＡｓである。ただし、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体がＧａＩｎＡｓである場合は、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体としてＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓを用いることが好ましく、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体がＧａＩｎＰである場合は、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体としてＡｌＧａＩｎＰを用いることが好ましい。
【００１９】
この第１の発明において、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長を行った後、その成長層の上に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体を成長する場合は、例えば、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長を第１の温度で行い、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体の成長を、第１の温度より高い第２の成長温度で行うようにする。ここで、第１の温度は、好適には、第１の原料に第２の原料を混入しないでＩｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体を成長したときの最適成長温度に選ばれ、第２の温度は、好適にはＡｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体の最適成長温度に選ばれる。この場合、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体と、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体とは、典型的には、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、具体的には、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体は、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰであり、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体はＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＡｓである。ただし、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体がＧａＩｎＡｓである場合は、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体としてＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓを用いることが好ましく、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体がＧａＩｎＰである場合は、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体としてＡｌＧａＩｎＰを用いることが好ましい。
【００２０】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明によれば、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長時に、この化合物半導体の成長に用いられる第１の原料に、Ａｌを含む第２の原料を混入して成長を行い、この際、成長層におけるＡｌの濃度が１×１０18／ｃｍ3 以上となり、かつ、成長層におけるＡｌの組成比率が０．１以下となるように第２の原料の供給量および第１の原料に対する第２の原料の供給比を制御するようにしていることにより、成長層に添加されたＡｌ原子によってＩｎ原子の移動が抑制され、成長層からのＩｎの再離脱が抑制される。
【００２１】
このように、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層からＩｎの再離脱が抑制されることにより、このＩｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体（例えばＧａＩｎＡｓ）を、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体（例えばＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ）の最適成長温度と同程度の温度領域で成長しても、表面モフォロジーの良好な、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層を得ることができる。その結果、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長を行う前および／または行った後に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体を成長する工程を有する場合に、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長と、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体の成長とを、一定の温度で行うことが可能となり、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長の前後で、成長中断を伴う成長温度制御を行う必要がなくなる。
【００２２】
また、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体を第１の温度で成長した後に、他の化合物半導体、例えば、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない化合物半導体を第１の温度より高い第２の温度で成長する工程を有する場合に、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長終了後、成長温度を第１の温度から第２の温度に上げる昇温過程で、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層からのＩｎの再離脱を低減することができる。
【００２３】
この発明の第２の発明による化合物半導体の成長方法は、
Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体を、その成長層からＩｎが再離脱しない第１の温度で成長する工程と、
第１の化合物半導体の成長層の上に、Ａｌを含む第２の化合物半導体を第１の温度で成長する工程と、
第２の化合物半導体の成長層の上に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない第３の化合物半導体を第１の温度より高い第２の温度で成長する工程
とを有することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明の第３の発明による化合物半導体の成長方法は、
Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体およびＡｌを含む第２の化合物半導体を、第１の化合物半導体の成長層からＩｎが再離脱しない第１の温度で交互に成長することにより、第１の化合物半導体の成長層を第２の化合物半導体の成長層で挟んだ積層構造を形成する工程と、
積層構造の最上層の第２の化合物半導体の成長層の上に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない第３の化合物半導体を、第１の温度より高い第２の温度で成長する工程
とを有することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明の第２の発明および第３の発明において、第１の化合物半導体、第２の化合物半導体および第３の化合物半導体の成長には、典型的には、有機金属化学気相成長法または分子線エピタキシー法が用いられる。この発明の第２の発明および第３の発明において、第１の成長温度は、好適には第１の化合物半導体の最適成長温度に選ばれる。また、第１の温度より高い第２の温度は、第１の化合物半導体の成長層からＩｎが再離脱するような温度であり、好適には、第３の化合物半導体の最適成長温度に選ばれる。
【００２６】
この発明の第２の発明および第３の発明において、第１の化合物半導体、第２の化合物半導体および第３の化合物半導体は、典型的には、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、具体的には、第１の化合物半導体はＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰであり、第２の化合物半導体はＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰであり、第３の化合物半導体はＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＡｓである。
【００２７】
この発明の第２の発明によれば、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体を、その成長層からＩｎが再離脱しない第１の温度で成長する工程と、第１の化合物半導体の成長層の上に、Ａｌを含む第２の化合物半導体を第１の温度で成長する工程と、第２の化合物半導体の成長層の上に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない第３の化合物半導体を第１の温度より高い第２の温度で成長する工程とを有することにより、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体の成長層が、Ａｌを含む第２の化合物半導体の成長層によってキャップされる。そして、第２の化合物半導体の成長層にＡｌ原子が存在することでＩｎ原子の移動が抑制されるため、第１の化合物半導体の成長層中のＩｎが、この第２の化合物半導体の成長層を通じて蒸発することを抑制することができる。したがって、第２の化合物半導体の成長終了後に、第３の化合物半導体を成長するために成長温度を第１の温度から第２の温度に上げる昇温過程において、第１の化合物半導体の成長層からのＩｎの再離脱を低減することができる。
【００２８】
この発明の第３の発明によれば、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体およびＡｌを含む第２の化合物半導体を、第１の化合物半導体の成長層からＩｎが再離脱しない第１の温度で交互に成長することにより、第１の化合物半導体の成長層を第２の化合物半導体の成長層で挟んだ積層構造を工程と、第２の化合物半導体の成長層の上に、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない第３の化合物半導体を、第１の温度より高い第２の温度で成長する工程とを有することにより、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体の成長層が、Ａｌを含む第２の化合物半導体の成長層によってキャップされる。そして、第２の化合物半導体の成長層にＡｌ原子が存在することでＩｎ原子の移動が抑制されるため、第１の化合物半導体の成長層中のＩｎが、この第２の化合物半導体の成長層を通じて蒸発することを抑制することができる。したがって、第２の化合物半導体の成長終了後に、第３の化合物半導体を成長するために成長温度を第１の温度から第２の温度に上げる昇温過程において、第１の化合物半導体の成長層からのＩｎの再離脱を低減することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、この発明による化合物半導体の成長方法を、歪み量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザの製造に適用した場合について説明する。
【００３０】
まず、この発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この第１の実施形態において製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、ＳＣＨ構造を有し、活性層は単一量子井戸（ＳＱＷ）構造を有する。
【００３１】
図１に示すように、この歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ光導波層３、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４、ＧａＡｓ光導波層５、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７が順次積層されている。
【００３２】
ここで、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６は、例えば、Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓからなる。また、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４は、後述のように、ＧａＩｎＡｓの成長時に、通常のＧａＩｎＡｓの成長に用いられる原料（第１の原料）に、Ａｌを含む原料（第２の原料）を混入して成長を行うことにより形成されたものであり、ＧａＩｎＡｓを主体として、このＧａＩｎＡｓに所定量のＡｌが添加されたものからなる。
【００３３】
このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４へのＡｌの添加量の下限は、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４からのＩｎの再蒸発が抑制されるように、例えばＧａＩｎＡｓにおけるＡｌのドーピング濃度が１×１０18／ｃｍ3 以上となるように選ばれ、好適には、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy ＡｓにおけるＡｌ組成比率ｘが０．０１以上となるように選ばれ、より好適には、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy ＡｓにおけるＡｌ組成比率ｘが０．０５以上となるように選ばれる。なお、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４へのＡｌの添加量が多い程、期待されるＩｎの再蒸発抑制の効果も大きいが、ここでは、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４において、ＧａＩｎＡｓにＡｌが添加されなかった場合と実質的にほぼ同一の性質が得られるように、Ａｌの添加量の上限は、例えば、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy ＡｓにおけるＡｌ組成比率ｘが０．１以下となるように選ばれ、好適には、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy ＡｓにおけるＡｌ組成比率ｘが０．０８以下となるように選ばれる。この場合、具体的には、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４は例えばＡｌ0.05Ｇａ0.75Ｉｎ0.2 Ａｓにより構成される。このときの発光波長は０．９４μｍである。ちなみに、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４に代えてＧａ0.8 Ｉｎ0.2 ＡｓからなるＧａＩｎＡｓ活性層を用いた場合の発光波長は０．９８μｍである。
【００３４】
ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の上層部およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７は、一方向に延びる所定幅のリッジストライプ形状にパターニングされている。このリッジストライプ部の両側の部分にはｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成されている。
【００３５】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層７およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８の上には、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極９が設けられ、一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極１０が設けられている。
【００３６】
この半導体レーザを構成する各半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の厚さは２μｍ、ＧａＡｓ光導波層３，５の厚さは１００ｎｍ、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の厚さは１０ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の全体の厚さは１．５μｍ、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６のリッジストライプ部の両側の部分の厚さは０．５μｍである。
【００３７】
以下に、上述のように構成された歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造するようにした、この第１の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第１の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の成長に、この発明の第１の発明による化合物半導体の成長方法が適用されている。この第１の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層を一定の温度で成長する。図２〜図４は、この第１の実施形態による半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【００３８】
この第１の実施形態による半導体レーザの製造方法において、上述の半導体レーザを製造するためには、レーザ構造を構成する各半導体層を例えばＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、ｎ型不純物としては例えばＳｉやＳｅ、ｐ型不純物としては例えばＺｎを用いる。
【００３９】
この第１の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、まず、図２に示すように、成長温度をＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓの最適成長温度である７８０℃以上８００℃以下、具体的には例えば７８０℃に設定し、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ光導波層３、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４、ＧａＡｓ光導波層５、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。
【００４０】
ここで、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の成長時には、ＧａＩｎＡｓの成長に用いられる原料（第１の原料）、すなわち、Ｇａ原料としてのＴＭＧ、Ｉｎ原料としてのＴＭＩｎおよびＡｓ原料としてのＡｓＨ3 に、Ａｌ原料としてのＴＭＡ（第２の原料）を、同時にＭＯＣＶＤ装置の反応管に導き、Ａｌを添加しながらＧａＩｎＡｓの成長を行う。このとき、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４におけるＡｌの濃度が１×１０18／ｃｍ3 以上（好適にはＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４におけるＡｌの組成比率が０．０１以上、より好適にはＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４におけるＡｌの組成比率が０．０５以上）となり、かつ、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４におけるＡｌの組成比率が０．１以下（好適にはＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４におけるＡｌの組成比率が０．０８以下）となるように、ＴＭＡの添加量と、ＴＭＧ、ＴＭＩｎおよびＡｓＨ3 に対するＴＭＡの供給比とが制御される。この場合、例えば、成長層の組成がＡｌ0.05Ｇａ0.75Ｉｎ0.2 Ａｓとなるような条件で成長を行い、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４を形成する。このようにＧａＩｎＡｓの成長に用いられる第１の原料にＡｌを含む第２の原料を混入し、Ｖ／ＩＩＩ比が小さい条件でＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の成長を行うことが、Ｉｎの再蒸発の抑制に有効である。
【００４１】
次に、図３に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７の全面にＳｉＯ2 膜またはＳｉＮ膜を形成し、これを所定のストライプ形状にパターニングすることにより、マスク１１を形成する。次に、このマスク１１をエッチングマスクとして用いて、例えばウエットエッチング法により、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の厚さ方向の途中の深さまでエッチングする。これにより、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の上層部およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７が所定のリッジストライプ形状にパターニングされる。
【００４２】
次に、図４に示すように、マスク１１を成長マスクとして用いて、ＭＯＣＶＤ法により、リッジストライプ部の両側の部分を埋めるようにｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８を成長させる。この後、マスク１１をエッチングにより除去する。
【００４３】
次に、図１に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８の上にｐ側電極９を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１０を形成する。
【００４４】
以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００４５】
ここで、ＧａＩｎＡｓにＡｌが添加されることによるＩｎの再蒸発の抑制効果を検証するために、ＧａＡｓ基板上に７８０℃で単層のＡｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ａｓ膜を成長した試料をＡｌ組成比率ｘを種々変化させて作製し、Ａｌ組成比率ｘの異なる各試料について、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ａｓ膜の表面のピット密度を電子顕微鏡により観察することにより、Ａｌ組成比率ｘとピット密度との関係を調べた。図５は、その結果を示すグラフである。なお、ここでは、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ａｓ膜におけるＩｎ組成比率ｙを０．１５としている。
【００４６】
図５より、ＧａＡｓ基板上に７８０℃でＡｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ａｓ膜を成長した試料においては、Ａｌ組成比率ｘが大きい程、ピット密度が減少することがわかる。これは、ＧａＩｎＡｓにＡｌが添加されることにより、Ｉｎの再蒸発が抑制されることで得られた効果である。
【００４７】
上述のように構成されたこの第１の実施形態によれば、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、活性層としてＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４を用い、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４を、ＧａＩｎＡｓの成長に用いられる第１の原料（ＴＭＧ、ＴＭＩｎおよびＡｓＨ3 ）に、Ａｌを含む第２の原料（ＴＭＡ）を混入して成長を行い、Ａｌを添加しながらＧａＩｎＡｓの成長を行うことにより形成するようにしていることにより、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４からのＩｎの再蒸発を抑制することができる。このため、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ光導波層３，５およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の最適成長温度で、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の成長を行うことが可能となり、また、このような成長を行っても、表面にＩｎの蒸発によるピットがほとんど無く、結晶性の良好なＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４を得ることができる。これにより、動作特性が良好で信頼性の高い半導体レーザを製造することができる。
【００４８】
また、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４をｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＧａＡｓ光導波層３，５およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の最適成長温度で成長することが可能となることにより、レーザ構造を構成する半導体層を一定の温度で成長することが可能となるため、温度制御法を用いた場合のような複雑な成長過程による成長中断が無くなる。これにより、製造プロセスが簡略化されると共に、成長中断によって、レーザ構造を構成する半導体層が不純物により汚染されることを防止することもできる。
【００４９】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態においては、上述の第１の実施形態の図１に示した歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造する。
【００５０】
以下に、この歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造するようにした、この第２の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第２の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の成長に、この発明の第１の発明による化合物半導体の成長方法が適用されている。この第２の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層を、活性層の成長の前後で成長温度を切り替える温度制御法を用いて形成する。図６は、この第２の実施形態による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【００５１】
すなわち、この第２の実施形態による半導体レーザの製造方法においては、図６に示すように、成長温度をＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓの最適成長温度である７８０℃以上８００℃以下、具体的には例えば７８０℃に設定し、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２およびＧａＡｓ光導波層３をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度をＧａＩｎＡｓの最適成長温度である６００℃以上７５０℃以下、具体的には例えば６５０℃まで下げる。次に、成長温度が６５０℃で安定したところで、ＧａＡｓ光導波層３上にＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４をＭＯＣＶＤ法により成長させる。このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の成長方法は、成長温度が異なること以外は、第１の実施形態による半導体レーザの製造方法におけると同様であるので、説明を省略する。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び７８０℃まで上げる。次に、成長温度が７８０℃で安定したところで、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４上にＧａＡｓ光導波層５、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。
【００５２】
以降は、第１の実施形態による半導体レーザの製造方法と同様に、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の上層部およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７をリッジストライプ形状にパターニングし、このリッジストライプ部の両側の部分にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８を埋め込んで電流狭窄構造を形成した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８上にｐ側電極９を形成すると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１０を形成する。以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを完成させる。
【００５３】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態におけると同様に、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４からのＩｎの再蒸発を抑制することができる。このため、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４を６５０℃で成長した後、この上にＧａＡｓ光導波層５などを成長するために成長温度を６５０℃から７８０℃まで上げる昇温過程で、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４からのＩｎの再蒸発を低減することができ、このＡｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４の良好な結晶性を維持することができるため、温度制御法を用いてレーザ構造を構成する半導体層を成長することによる利点を最大限に生かすことができる。これにより、動作特性が良好で長寿命の半導体レーザを製造することができる。
【００５４】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。図７は、この第３の実施形態において製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、ＳＣＨ構造を有し、活性層は単一量子井戸構造を有する。図７において、図１と同一または対応する部分には、同一の符号を付す。
【００５５】
図７に示すように、この歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層４に代えて、ＧａＩｎＡｓ活性層２１が用いられる。この場合、このＧａＩｎＡｓ活性層２１は、具体的には例えばＧａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓからなる。このＧａＩｎＡｓ活性層２１とＧａＡｓ光導波層５との間には、ＡｌＧａＡｓキャップ層２２が設けられている。このＡｌＧａＡｓキャップ層２２は、キャリアがトンネルできる程度の厚さ、例えば数原子層（数Å〜数１０Å）程度の厚さを有する。
【００５６】
ここで、ＧａＩｎＡｓ活性層２１とＧａＡｓ光導波層５との間に設けられるキャップ層は、必ずＡｌを含む材料を用いて構成しなければならない。これは、例えば、ＡｌＧａＡｓキャップ層２２に代えて、Ａｌを含まないＧａＡｓキャップ層を用いた場合は、後述のように、ＧａＡｓ光導波層５を成長させるために成長温度を上げる昇温過程で、ＧａＡｓキャップ層を通してＧａＩｎＡｓ活性層２１中のＩｎが蒸発してしまうからである。
【００５７】
この半導体レーザの上記以外の構成は、上述の第１の実施形態の図１に示した半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
以下に、図７に示す歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造するようにした、この第３の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第３の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層の成長に、この発明の第２の発明による化合物半導体の成長方法が適用されている。図８は、この第３の実施形態による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層を成長する際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【００５９】
すなわち、この第３の実施形態においては、図８に示すように、成長温度をＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓの最適成長温度である７８０℃以上８００℃以下、具体的には例えば７８０℃に設定し、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２およびＧａＡｓ光導波層３をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度をＧａＩｎＡｓの最適成長温度である６００℃以上７５０℃以下、具体的には例えば６５０℃まで下げる。次に、成長温度が６５０℃で安定したところで、ＧａＡｓ光導波層３上にＧａＩｎＡｓからなるＧａＩｎＡｓ活性層２１およびＡｌＧａＡｓキャップ層２２をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び７８０℃まで上げる。次に、成長温度が７８０℃で安定したところで、ＡｌＧａＡｓキャップ層２２上にＧａＡｓ光導波層５、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。この場合、レーザ構造を構成する各半導体層は、それぞれの最適成長温度で成長されているため、結晶性が良好である。
【００６０】
以降は、第１の実施形態による半導体レーザの製造方法と同様に、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６の上層部およびｐ型ＧａＡｓキャップ層７をリッジストライプ形状にパターニングし、このリッジストライプ部の両側の部分にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８を埋め込んで電流狭窄構造を形成した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８上にｐ側電極９を形成すると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１０を形成する。以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを完成させる。
【００６１】
この第３の実施形態によれば、ＧａＩｎＡｓ活性層２１を、ＧａＩｎＡｓの最適成長温度である６５０℃で成長した後、ＧａＡｓ光導波層５を成長させるために成長温度を上げる前に、すなわち、ＧａＩｎＡｓ活性層２１の成長が終了したところで、このＧａＩｎＡｓ活性層２１の上に６５０℃でＡｌＧａＡｓキャップ層２２を成長するようにしていることにより、この後、成長温度を６５０℃から７８０℃に上げる昇温過程で、ＧａＩｎＡｓ活性層２１からのＩｎの再蒸発を低減することができ、このＧａＩｎＡｓ活性層２１の良好な結晶性を維持することができるため、温度制御法を用いてレーザ構造を構成する半導体層を成長することによる利点を最大限に生かすことができる。これにより、動作特性が良好で長寿命の半導体レーザを製造することができる。
【００６２】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。図９は、この第４の実施形態において製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。この半導体レーザは、ＳＣＨ構造を有し、活性層は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。図１０は、図９に示した半導体レーザのエネルギーバンド図である。図１０において、ＥC は伝導帯下端のエネルギーを示す。
【００６３】
図９および図１０に示すように、この歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層３４ａおよびＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂが交互に積層されたＭＱＷ構造の活性層３４、ＡｌＧａＡｓ光導波層３５、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層３７が順次積層されている。
【００６４】
ここで、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６は、例えばＡｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓからなり、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３，３５は、例えばＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓからなる。また、ＭＱＷ構造の活性層３４を構成するＧａＩｎＡｓ量子井戸層３４ａは、例えばＧａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓからなり、ＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂは  例えばＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓからなる。この場合、ＭＱＷ構造の活性層３４における障壁層は、ＡｌＧａＡｓのように、必ずＡｌを含む材料を用いて構成しなければならない。
【００６５】
ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６の上層部およびｐ型ＧａＡｓキャップ層３７は、一方向に延びる所定のリッジストライプ形状を有する。このリッジストライプ部の両側の部分には、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３８が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造が形成されている。
【００６６】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層３７およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３８の上には、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極３９が設けられ、一方、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極４０が設けられている。
【００６７】
この半導体レーザを構成する各半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２の厚さは２μｍ、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３，３５の厚さは１００ｎｍ、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層３４ａの厚さは１０ｎｍ、ＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂの厚さは５ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６の全体の厚さは１．５μｍ、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６のリッジストライプ部の両側の部分の厚さは０．５μｍである。
【００６８】
以下に、上述のように構成された歪み量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザを製造するようにした、この第４の実施形態による半導体レーザの製造方法について説明する。この第４の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層の成長に、この発明の第３の発明による化合物半導体の成長方法が用いられている。図１１は、この第４の実施形態による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【００６９】
すなわち、この第４の実施形態においては、図１１に示すように、成長温度をＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓの最適成長温度である７８０℃以上８００℃以下、具体的には例えば７８０℃に設定し、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２およびＡｌＧａＡｓ光導波層３３をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。次に、成長を中断して、成長温度をＧａＩｎＡｓの最適成長温度である６００℃以上７５０℃以下、具体的には例えば６５０℃まで下げる。次に、成長温度が６５０℃で安定したところで、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３上に、ＭＱＷ構造の活性層３４を成長させる。このとき、まず、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３上にＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂを成長させ、この後、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層３４ａとＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂとを交互に成長させ、ＭＱＷ構造の活性層３４の最上層がＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂとなるようにする。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び７８０℃まで上げる。次に、成長温度が７８０℃で安定したところで、ＭＱＷ構造の活性層３４の最上層のＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂ上にＡｌＧａＡｓ光導波層３５、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層３７をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。
【００７０】
以降は、第１の実施形態による半導体レーザの製造方法と同様に、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６の上層部およびｐ型ＧａＡｓキャップ層３７をリッジストライプ形状にパターニングし、このリッジストライプ部の両側の部分にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３８を埋め込んで電流狭窄構造を形成した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３７およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３８上にｐ側電極３９を形成すると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板３１の裏面にｎ側電極４０を形成する。以上により、目的とする歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを完成させる。
【００７１】
この第４の実施形態によれば、ＭＱＷ構造の活性層３４を形成する際に、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層３４ａを、ＡｌＧａＡｓ障壁層３４ｂで挟むようにしていることにより、この後に、成長温度を６５０℃から７８０℃に上げる昇温過程で、ＧａＩｎＡｓ量子井戸層３４ａからのＩｎの再蒸発を低減することができるので、第３の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７２】
以上この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、実施形態において挙げた成長温度、数値、材料、レーザ構造、製造プロセスなどはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、上述の第１〜第４の実施形態においては、レーザ構造を構成する半導体層をＭＯＣＶＤ法により成長するようにしているが、レーザ構造を構成する半導体層は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により成長するようにしてもよい。
【００７３】
また、上述の第１〜第４の実施形態において、基板およびレーザ構造を構成する半導体層の導電型を反対にしてもよい。また、上述の第１〜第３の実施形態においては、光導波層の材料としてＧａＡｓを用いているが、この光導波層の材料としては、活性層のバンドギャップに応じてＡｌＧａＡｓを用いることも可能である。
【００７４】
また、上述の第４の実施形態において、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２からｐ型ＧａＡｓキャップ層３７までの成長は、次のような成長過程により行ってもよい。すなわち、成長温度を７８０℃以上８００℃以下、例えば７８０℃に設定し、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２をＭＯＣＶＤ法により成長させる。次に、連続して、７８０℃でｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３２上に、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３を、最終的に形成すべき厚さより小さい第１の厚さだけ成長させる。次に、成長を中断して、成長温度を６００℃以上７５０℃以下、例えば６５０℃まで下げ、成長温度が６５０℃で安定したところで、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３の残りの部分およびＭＱＷ構造の活性層３４を成長させる。次に、連続して、６５０℃の温度で、活性層３４上に、ＡｌＧａＡｓ光導波層３５を、最終的に形成すべき厚さより小さい第２の厚さだけ成長させる。次に、再度、成長を中断し、成長温度を再び７８０℃まで上げる。次に、成長温度が７８０℃で安定したところで、ＡｌＧａＡｓ光導波層３５の残りの部分、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層３７をＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。このような成長過程によっても、第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７５】
また、上述の第１〜第３の実施形態においては、ＧａＡｓ光導波層３，５に代えて、ｎ型ＧａＡｓ光導波層およびｐ型ＧａＡｓ光導波層を用いてもよく、同様に、上述の第４の実施形態においては、ＡｌＧａＡｓ光導波層３３，３５に代えて、ｎ型ＡｌＧａＡｓ光導波層およびｐ型ＡｌＧａＡｓ光導波層を用いてもよい。
【００７６】
また、上述の第１〜第４の実施形態においては、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造する場合を例に、この発明による化合物半導体の成長方法を、ＧａＩｎＡｓの成長を含むＡｌＧａＡｓ系材料の成長に適用した場合について説明したが、この発明による化合物半導体の成長方法は、例えば、ＧａＩｎＰの成長を含むＡｌＧａＩｎＰ系材料の成長に適用することも可能である。
【００７７】
また、上述の第１〜第４の実施形態においては、この発明による化合物半導体の成長方法を、半導体レーザの製造に適用した場合について説明したが、この発明による化合物半導体の成長方法は、半導体レーザのような発光素子の製造以外にも、受光素子や電子走行素子の製造、すなわち、半導体装置全般の製造に適用することが可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明による化合物半導体の成長方法によれば、成長層に添加されたＡｌ原子によってＩｎ原子の移動が抑制され、成長層からのＩｎの再離脱が抑制されるので、表面モフォロジーの良好な、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない化合物半導体の成長層を得ることができる。
【００７９】
この発明の第２の発明による化合物半導体の成長方法および第３の発明による化合物半導体の成長方法によれば、Ｉｎを含みかつＡｌを含まない第１の化合物半導体の成長層が、Ａｌを含む第２の化合物半導体の成長層によってキャップされ、第２の化合物半導体の成長層にＡｌ原子が存在することでＩｎ原子の移動が抑制されるため、第１の化合物半導体の成長層中のＩｎが、この第２の化合物半導体の成長層を通じて蒸発することを抑制することができる。したがって、Ａｌを含むかまたはＩｎを含まない第３の化合物半導体を成長するために成長温度を第１の温度から第２の温度に上げる昇温過程において、第１の化合物半導体の成長層からのＩｎの再離脱を低減することができ、表面モフォロジーの良好な、第１の化合物半導体の成長層を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施形態おいて製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。
【図２】  この発明の第１の実施形態よる半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】  この発明の第１の実施形態よる半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】  この発明の第１の実施形態よる半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】  ＧａＡｓ基板上に７８０℃でＡｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ａｓ膜を成長した試料におけるＡｌ組成比率ｘと、Ａｌx Ｇａ1-x-y Ｉｎy Ａｓ膜の表面のピット密度の関係を示すグラフである。
【図６】  この発明の第２の実施形態よる半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【図７】  この発明の第３の実施形態おいて製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。
【図８】  この発明の第３の実施形態よる半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【図９】  この発明の第４の実施形態おいて製造すべき、歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。
【図１０】  図９に示す歪み量子井戸構造の活性層を有するＡｌＧａＡｓ系半導体レーザのエネルギーバンド図である。
【図１１】  この発明の第４の実施形態よる半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【図１２】  従来技術による半導体レーザの製造方法において、レーザ構造を構成する半導体層の成長を行う際の成長温度プロファイルを示す略線図である。
【符号の説明】
１，３１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２，３２・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、３，５・・・ＧａＡｓ光導波層、４・・・Ａｌ添加ＧａＩｎＡｓ活性層、６，３６・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、７，３７・・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層、８，３８・・・ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層、９，３９・・・ｐ側電極、１０，４０・・・ｎ側電極、２１・・・ＧａＩｎＡｓ活性層、２２・・・ＡｌＧａＡｓキャップ層、３３，３５・・・ＡｌＧａＡｓ光導波層、３４・・・ＭＱＷ構造の活性層、３４ａ・・・ＧａＩｎＡｓ量子井戸層、３４ｂ・・・ＡｌＧａＡｓ障壁層
【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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