Epitaxial growth method
专利汇可以提供Epitaxial growth method专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE:To epitaxially grow compound semiconductor thin films having different film thicknesses and quantum well structures by one time of growth. CONSTITUTION:A step is formed on a compound semiconductor substrate 6 of GaAs, etc., by etching. A GaAs buffer layer 7, AlxGa1-xAs layer 8 which is a first clad layer, thin-film multilayered area (SQW or MQW layer) 9 formed of an AlyGa1-yAs layer and GaAs layer, AlxGa1-xAs layer 10 which is a second clad layer, and GaAs cap layer 11 are successively formed on the stepped substrate 6 by epitaxial growth. The growing speed of the layers are made slower in the order of the upper flat area, stepped area, and lower flat area and the film thicknesses of the quantum well layers of the compound semiconductor thin films become thinner in this order.，下面是Epitaxial growth method专利的具体信息内容。
第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と前記第２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚との間であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエピタキシャル成長方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、段差を有する化合物半導体基板上に量子井戸構造を有する化合物半導体薄膜を積層するエピタキシャル成長方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の光情報処理分野において、光ディスク等の光学的記録再生装置が用いられるようになっている。 この光学的記録再生装置には、データの書き込み、読み出し、消去用の半導体レーザが用いられる。 そして、用途により、書き込みの後すぐに読み出したい場合とか、消去しつつその後に書き込み、読み出しを行ないたい場合がある。 この場合、書き込み用の半導体レーザ光の波長（λ Wとする）と読み出し用の半導体レーザ光の波長（λ Rとする）は異なる方がよい（λ W ＞
λ R ）。 何故ならばこれらの半導体レーザは近接して配置されているので、読み出し時に書き込み時の信号が混ざることをさけるためであり、読み出し時の信号を正確にするため、読み出し用レーザ光のスポット径を小さくする（波長を短くする）ためでもある。
【０００３】他には高品位テレビ画像を記録する場合にも、輝度信号とカラー信号を別々の波長の２種類のレーザ光で書き込みたい要望がある。 このような状況において、近年、波長の異なる複数個の半導体レーザを１チップ化したい要望がますます強くなってきている。 又、複数のレーザ光を放射する半導体レーザ装置は、大容量通信を行うための光多重通信の光源としても強く要望されている。
【０００４】従来、複数のレーザ光を放射できる１チップの半導体レーザとして図４に示すような通常のダブルヘテロ構造を２度積層し、上部のダブルヘテロ構造の一部を除去して、下部のダブルヘテロ構造に対する半導体レーザ用の電極を形成したものがある（Shiro Sakai;El
ectronics Lett. 18 17(1982)）。
【０００５】この半導体レーザは、活性層１に対して電極５、活性層３に対して電極４が各々レーザ駆動用の電極となっている。 電極３は共通電極であり、今Ａ領域の半導体レーザを駆動させると発振波長λ 1のレーザ光が出射され、Ｂ領域の半導体レーザを駆動させると発振波長λ 2のレーザ光が出射される仕組になっていた（λ 1 ≠
λ 2 ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構造のものではＡ領域の電極４の材料（例えばＡｕ／Ｓ
ｎ）とＢ領域の電極２の材料（Ａｕ／Ｚｎ）とは異なるので少なくとも３度の電極形成工程を必要とし、また各半導体レーザの活性領域が異なるエピタキシャル層で構成される等のプロセスが複雑となる難点があった。
【０００７】そこで、本発明はこれらの難点を解決するエピタキシャル成長方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、少なくとも第１の平坦領域と、
前記第１の平坦領域より段差領域を介して前記基板寄りに形成した第２の平坦領域とを有する化合物半導体基板に、２元系あるいは３元系以上の組成の異なった２種類以上の化合物半導体薄膜を積層して量子井戸構造になるようエピタキシャル成長させ、前記第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚は、前記第２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚とは異なるエピタキシャル成長方法とする。
【０００９】また段差領域上の化合物半導体薄膜の膜厚は、第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と前記第２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚との間である。
【００１０】
【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。
発明者らは、研究の結果、段差構造を有する基板上にエピタキシャル成長した場合、平坦領域および段差領域において成長速度が異なることを見出した。 つまり結果的には、各領域において各成長層の層厚が異なることになるのである。
【００１１】基板上に超薄膜を交互に積み重ねた単一量子井戸（Single-quantum well,SQW）あるいは多重量子井戸（multi-quantum well,MQW）は、超薄膜である量子井戸層の膜厚が異なることになる。 つまり、一回の成長工程で膜厚の異なる、量子井戸構造を有する化合物半導体層をエピタキシャル成長できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明のエピタキシャル成長方法を用いて、半導体レーザ装置を製造した実施例について図１
〜図３にもとづき説明する。
【００１３】（実施例１）本発明の第１の実施例を示す図１において、ＧａＡｓ等化合物半導体基板６をエッチングによって段差を設け、この段差付き半導体基板６上にバッファ層ＧａＡｓ７、第１のクラッド層であるＡｌ
x Ｇａ 1-x Ａｓ（ｘ 〜 ０．４）層８と、膜厚が１０〜２０
０Åの組成の異なる２種類以上の化合物半導体を交互に３層以上積み重ねた薄膜多層領域、たとえばＡｌ y Ｇａ
1-y Ａｓ（ｙ 〜 ０．３）層とＧａＡｓ層で構成される薄膜多層領域（ＳＱＷ層またはＭＱＷ層）９、第２のクラッド層であるＡｌ x Ｇａ 1-x Ａｓ（ｘ 〜 ０．４）層１０、
キャップ層ＧａＡｓ１１を順次エピタキシャル成長法により形成する。 第１および第２のクラッド層８，１０の半導体の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯幅と同じか、それ以上広いものである。
【００１４】段差領域はプロントン照射あるいはエッチングによる該当領域の除去あるいは前記エッチング除去領域に窒化シリコンあるいは酸化シリコンあるいはポリイミドを埋めることにより電気的絶縁分離領域１４とし、平坦領域を半導体レーザの活性領域として用いる。
平坦領域にはＰ型金属電極たとえばＡｕ／Ｚｕ層１２、
基板側にはｎ型金属電極たとえばＡｎ／Ｓｎ層１３をそれぞれ設け段差方向に垂直に劈開して反射面とすることにより図１に示すような半導体レーザ装置となる。
【００１５】前述したようにエピタキシャル成長層の成長速度が上部平坦領域，段差領域，下部平坦領域の順で遅くなり結果的には図３に示すように、この順で量子井戸層の層厚が薄くなるため、発振波長は上部平坦領域における発振波長λ 3 ＞段差領域における発振波長λ 5 ＞下部平坦領域における発振波長λ 4なる関係になり、各領域で波長の異なった多波長半導体レーザ装置が得られる。 図１に示す半導体レーザ装置は段差領域を電気的絶縁分離領域として用いているので、発振波長はλ 3 ，λ 4
の２種類となる。
【００１６】（実施例２）この発明の第２の実施例を図２に基づいて述べる。 エピタキシャル成長層の構成は第１の実施例と同じであるが、平坦領域，段差領域共に半導体レーザの活性領域とし、各領域の境界近傍を第１の実施例と同様な方法で電気的に絶縁分離し、電極を形成する。 この実施例では、単一段差に対して、一回のエピタキシャル成長で３種類の波長の異なった半導体レーザができることになる。 更に複数の段差を形成した基板上に本発明の構成を適用すれば更に多波長の半導体レーザが一度に形成できることは明らかである。
【００１７】第１，第２の実施例に示す半導体レーザ装置はＡｌ x Ｇａ 1-x Ａｓ／ＧａＡｓ系はもちろんのことＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系に対しても適用できる。 第２の実施例において、段差領域における出射パターンは段差の角度を自由に変えられるので、例えば、直角段差では平坦領域における出射パターンに対し、段差領域では９
０゜回転した出射パターンも容易に得られる。 又、薄膜多層領域等は有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal
organic chemical vopor deposition）で形成してもよいし、他の知られた成長方法、例えばＭＢＥ（Molecula
r Beam Epitaxy）法でも形成可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１回のエピタキシャル成長工程で基板上に膜厚の異なった、量子井戸構造を有する化合物半導体薄膜が形成できるので、この方法を用いれば、作製プロセスが簡単でしかも極めて優れた特性のデバイスを再現性よく製造できる。
【図１】本発明を用いた一実施例である半導体レーザ装置の構成を示す図
【図２】本発明を用いた一実施例である半導体レーザ装置の構成を示す図
【図３】平坦領域、段差領域の各領域における薄膜多層領域の層厚と発振波長との関係を説明するための図
【図４】従来の多波長半導体レーザ装置の構成を示す図
６ ｎ型ＧａＡｓ基板 ８ 第１のクラッド層 ９ ＳＱＷまたはＭＱＷ層 １０ 第２のクラッド層 １２ 電極 １３ 電極 １４ 電気的絶縁分離領域
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 发光二极管 | 2020-08-03 | 2 |
| 一种四元覆晶式LED结构及制作方法 | 2020-06-16 | 1 |
| 一种具有低电子泄漏的砷化镓激光器及其制作方法 | 2020-11-29 | 2 |
| Coupled-well structure for transport channel in field effect transistors | 2022-09-07 | 1 |
| Photonic switching devices using light bullets | 2023-01-20 | 1 |
| Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting apparatus using the same | 2021-10-19 | 1 |
| 氮化镓基倒装LED芯片 | 2020-09-30 | 0 |
| 반도체 자외선 발광소자 | 2020-09-04 | 0 |
| 双通道拓扑绝缘体结构、制备方法及产生量子自旋霍尔效应的方法 | 2020-05-31 | 2 |
| 半導體雷射元件,其製造方法及多波長積體化半導體雷射裝置 | 2022-06-23 | 1 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
