JP2009146978A - Manufacturing method of semiconductor optical element - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体光素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor optical device.
微細加工技術に代表される半導体製造技術の進展によって、集積度の向上に加えて、量子サイズ効果を利用した量子ドットレーザ(Quantum Dot Laser)、および単一電子トランジスタ(Single Electron Transistor)等のデバイスが提案されている。 With the progress of semiconductor manufacturing technology represented by microfabrication technology, devices such as quantum dot laser (Quantum Dot Laser) and single electron transistor (Single Electron Transistor) using quantum size effect in addition to improvement of integration degree Has been proposed.
特に、電子のド・ブロイ波長と同程度の寸法(大きさ)を有する量子ドットは、その中に電子を0次元的に閉じ込め、電子のエネルギー準位を離散化、即ち、状態密度をデルタ関数とすることが可能となる。量子ドットは、このような電子の閉じ込め効果(量子サイズ効果)が多岐に渡り顕在化されるため、従来の枠を超越した性能を有するデバイスの基本構造として脚光を浴びている。 In particular, a quantum dot having the same size (size) as an electron de Broglie wavelength confines electrons in a zero-dimensional manner, discretizes the energy level of the electrons, that is, changes the density of states to a delta function. It becomes possible. Quantum dots are attracting attention as a basic structure of a device having performance exceeding the conventional frame because the electron confinement effect (quantum size effect) is manifested in various ways.
このような量子ドットを形成する方法として、S−K(Stransky−Krastanov)モード成長法と呼ばれる自己形成方法が広く知られている(非特許文献1)。通常、薄膜を基板上に形成する場合、その双方の格子定数が一致する基板と薄膜とを用いる必要がある。これは、格子定数が大きく相違すると、エピタキシャル成長時に歪力が生じるため、欠損が生じて薄膜の平面構造が不均一になるためである。 As a method for forming such quantum dots, a self-forming method called a SK (Stransky-Krastanov) mode growth method is widely known (Non-Patent Document 1). Usually, when a thin film is formed on a substrate, it is necessary to use a substrate and a thin film that have the same lattice constant. This is because if the lattice constants are greatly different, a strain force is generated during epitaxial growth, resulting in defects and a non-uniform planar structure of the thin film.
S−Kモード成長法は、上述した薄膜形成における原則とは逆に、格子定数が大きく異なる材料、例えば、基板よりも格子定数が大きい薄膜をエピタキシャル成長させ、エピタキシャル成長時に生じる歪力を積極的に利用して、基板に量子ドットを自己成長させようとする方法である。 In the SK mode growth method, contrary to the principle of thin film formation described above, a material having a large lattice constant, for example, a thin film having a lattice constant larger than that of the substrate is epitaxially grown, and the strain force generated during the epitaxial growth is actively used. Thus, the quantum dots are self-grown on the substrate.
S−Kモード成長法を利用して、例えば、III−V族化合物半導体であるガリウム砒素(GaAs)基板の表面に、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法により砒素(As)分子とインジウム(In)分子とを連続的に供給することにより、均一性に優れた量子ドットを形成することができる。 Using the SK mode growth method, for example, an arsenic (As) molecule and an indium (In) molecule are formed on the surface of a gallium arsenide (GaAs) substrate which is a group III-V compound semiconductor by an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. Are continuously supplied, quantum dots having excellent uniformity can be formed.
このような方法により、InAsからなる量子ドットをGaAsからなるキャップ層で覆った量子ドットを活性層に用いた量子ドットレーザが作製されている。そして、この量子ドットレーザは、その発振波長が1.1μm〜1.2μmの範囲である。 By such a method, a quantum dot laser using a quantum dot in which a quantum dot made of InAs is covered with a cap layer made of GaAs as an active layer is manufactured. The quantum dot laser has an oscillation wavelength in the range of 1.1 μm to 1.2 μm.
一方、インジウムリン(InP)からなる基板上に、インジウムガリウム砒素リン(InGaAsP)を用いて量子井戸を形成し、その形成した量子井戸を活性層とした量子井戸半導体レーザが知られている。そして、この量子井戸半導体レーザは、その発振波長が1.3μmまたは1.5μmである。この1.3μmまたは1.5μmの発振波長は、光ファイバーを用いた光通信にとって長距離通信が可能な発振波長である。
しかし、従来の量子ドットレーザにおいては、活性層に用いる量子ドットのサイズを均一化するのが困難であるという問題がある。 However, the conventional quantum dot laser has a problem that it is difficult to make the size of the quantum dots used in the active layer uniform.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、均一なサイズを有する量子ドットを含む半導体光素子の製造方法を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor optical device including quantum dots having a uniform size.
この発明によれば、半導体光素子の製造方法は、基板上に第1の温度で量子ドットを含む活性層を形成する第1のステップと、活性層の温度を量子ドットの存在を確保可能である基準昇温レート以上の昇温レートで第1の温度よりも高い第2の温度へ昇温する第2のステップと、量子ドットおよびキャップ層を第2の温度で熱処理する第3のステップとを備える。 According to this invention, the method for manufacturing a semiconductor optical device can ensure the presence of quantum dots in the first step of forming an active layer containing quantum dots on a substrate at a first temperature and the temperature of the active layer. A second step of raising the temperature to a second temperature higher than the first temperature at a temperature rise rate equal to or higher than a reference temperature rise rate; and a third step of heat-treating the quantum dots and the cap layer at the second temperature; Is provided.
好ましくは、第1のステップは、基板上に第1の温度で量子ドットを形成する第1のサブステップと、量子ドットを覆うキャップ層を第1の温度で形成する第2のサブステップと、第1および第2のサブステップを複数回繰り返し実行する第3のサブステップとを含む。 Preferably, the first step includes a first sub-step of forming quantum dots on the substrate at a first temperature, a second sub-step of forming a cap layer covering the quantum dots at the first temperature, And a third sub-step for repeatedly executing the first and second sub-steps a plurality of times.
好ましくは、第1のサブステップにおいて、インジウム砒素からなる量子ドットが形成される。また、第2のサブステップにおいて、ガリウム砒素からなるキャップ層が形成される。 Preferably, in the first sub-step, quantum dots made of indium arsenide are formed. In the second sub-step, a cap layer made of gallium arsenide is formed.
好ましくは、第1のサブステップにおいて、インジウム砒素からなる量子ドットが形成される。また、第2のサブステップにおいて、インジウムガリウム砒素からなるキャップ層が形成される。 Preferably, in the first sub-step, quantum dots made of indium arsenide are formed. In the second sub-step, a cap layer made of indium gallium arsenide is formed.
好ましくは、第3のステップにおける熱処理時間は、第2のステップにおいて、活性層の温度を第2の温度へ昇温するのに必要な時間に略等しい。 Preferably, the heat treatment time in the third step is substantially equal to the time required to raise the temperature of the active layer to the second temperature in the second step.
この発明においては、量子ドットの存在を確保可能である基準昇温レート以上の昇温レートでサンプルの温度を熱処理温度まで昇温し、サンプルを熱処理する。その結果、量子ドットの存在を確保したまま、量子ドットとキャップ層との間で原子の拡散が生じ、量子ドットが再構成される。そして、フォトルミネッセンスのピークの半値幅が減少する。 In the present invention, the temperature of the sample is raised to the heat treatment temperature at a temperature rise rate equal to or higher than a reference temperature rise rate that can ensure the presence of quantum dots, and the sample is heat treated. As a result, diffusion of atoms occurs between the quantum dot and the cap layer while ensuring the presence of the quantum dot, and the quantum dot is reconfigured. And the half width of the peak of photoluminescence decreases.
従って、この発明によれば、均一なサイズを有する量子ドットを含む半導体光素子を製造できる。 Therefore, according to the present invention, a semiconductor optical device including quantum dots having a uniform size can be manufactured.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による半導体光素子の断面構造図である。この発明の実施の形態による半導体光素子10は、負極電極1と、基板2と、バッファ層3と、クラッド層4,8と、バリア層5,7と、活性層6と、コンタクト層9と、正極電極11とを備える。
FIG. 1 is a sectional structural view of a semiconductor optical device according to an embodiment of the present invention. The semiconductor
負極電極1は、基板2の一主面に形成される。バッファ層3は、負極電極1と反対側の基板2の一主面に形成される。クラッド層4は、バッファ層3上にバッファ層3に接して形成される。
The
バリア層5は、クラッド層4上にクラッド層4に接して形成される。活性層6は、バリア層5上にバリア層5に接して形成される。バリア層7は、活性層6上に活性層6に接して形成される。クラッド層8は、バリア層7上にバリア層7に接して形成される。コンタクト層9は、クラッド層8上にクラッド層8に接して形成される。正極電極11は、コンタクト層9上にコンタクト層9に接して形成される。
The
負極電極1は、AuGe/Ni/Auからなる。基板2は、シリコン(Si)がドープされた(100)面を有するGaAsからなる。バッファ層3は、1×1018cm−3のSiがドープされたn型GaAsからなる。クラッド層4は、1×1017cm−3のSiがドープされたn型Al0.28Ga0.72Asからなる。
The
バリア層5,7の各々は、ノンドープのGaAsからなる。クラッド層8は、5×1017cm−3のベリリウム(Be)がドープされたp型Al0.28Ga0.72Asからなる。コンタクト層9は、2×1019cm−3よりも多くのBeがドープされたp型GaAsからなる。正極電極11は、Au/Zn/Auからなる。
Each of the
バッファ層3の膜厚は、200nmであり、クラッド層4の膜厚は、500nmであり、バリア層5,7の各々の膜厚は、75nmであり、クラッド層8の膜厚は、250nmであり、コンタクト層9の膜厚は、20nmである。
The
負極電極1の膜厚は、全体で0.6μmである。そして、負極電極1を構成するAuGeの膜厚は、0.15μmであり、Niの膜厚は、0.05μmであり、Auの膜厚は、0.4μmである。正極電極11の膜厚は、全体で0.32μmである。そして、正極電極11を構成するAuの膜厚は、0.01μmであり、Znの膜厚は、0.01μmであり、Auの膜厚は0.3μmである。
The film thickness of the
図2は、図1に示す活性層6の拡大断面図である。活性層6は、6個の量子ドット層61からなる。そして、6個の量子ドット層61は、順次積層される。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the
6個の量子ドット層61の各々は、量子ドット611と、キャップ層612とからなる。キャップ層612は、量子ドット611を覆う。量子ドット611は、インジウム砒素(InAs)からなり、30〜42nmの範囲のサイズを有する。キャップ層612は、GaAsからなる。
Each of the six
InAsのバンドギャップは、0.36eVであり、GaAsのバンドギャップは、1.42eVである。 The band gap of InAs is 0.36 eV, and the band gap of GaAs is 1.42 eV.
量子ドット611は、InAsが2.4モノレイヤー(1モノレイヤー:略0.5nm)で結晶成長されて形成される。キャップ層612の膜厚は、35nmである。
The
図3は、半導体光素子10のクラッド層4、バリア層5、活性層6、バリア層7およびクラッド層8における屈折率の分布を示す図である。クラッド層4,8は、Al0.28Ga0.72Asから成るので、屈折率が最も小さい。バリア層5,7は、GaAsからなるので、クラッド層4,8よりも大きい屈折率を有する。活性層6は、InAsおよびGaAsから成るので、最も大きい屈折率を有する。
FIG. 3 is a diagram showing refractive index distributions in the
このように、クラッド層4、バリア層5、活性層6、バリア層7およびクラッド層8における屈折率の分布は、活性層6を中心にして対称になる。その結果、活性層6において誘導放出により発生した光は、両側に設けられたバリア層5,7およびクラッド層4,8によって光学的に閉じ込められ、レーザ発振のためのしきい値が低下する。
As described above, the refractive index distributions in the
図4は、量子ドット層61におけるエネルギーバンド図である。図4において、キャップ層612→量子ドット611→キャップ層612へ向かう方向は、図1に示す断面図において、基板2に垂直な方向ではなく、基板2の面内方向DR1である。
FIG. 4 is an energy band diagram in the
GaAs(キャップ層612)の伝導帯Ec1と価電子帯Ev1とのエネルギー差がバンドギャップEg1に相当し、InAs(量子ドット611)の伝導帯Ec2と価電子帯Ev2とのエネルギー差がバンドギャップEg2に相当する。 The energy difference between the conduction band Ec1 and valence band Ev1 of GaAs (cap layer 612) corresponds to the band gap Eg1, and the energy difference between the conduction band Ec2 and valence band Ev2 of InAs (quantum dot 611) is the band gap Eg2. It corresponds to.
そして、キャップ層612を構成するGaAsは、Eg1=1.42eVのバンドギャップを有し、量子ドット611を構成するInAsは、Eg2=0.36eVのバンドギャップを有する。量子ドット611を構成するInAsの伝導帯Ec2は、キャップ層612の伝導帯Ec1よりもエネルギー的に低く、量子ドット611を構成するInAsの価電子帯Ev2は、キャップ層612の価電子帯Ev1よりもエネルギー的に低い。
GaAs constituting the
そうすると、キャップ層612(=GaAs)の伝導帯Ec1に存在する電子は、エネルギー的により安定な量子ドット611(=InAs)へ移動し、キャップ層612(=GaAs)の価電子帯Ev1に存在する正孔は、エネルギー的により安定な量子ドット611(=InAs)へ移動する。 Then, the electrons existing in the conduction band Ec1 of the cap layer 612 (= GaAs) move to the energetically more stable quantum dot 611 (= InAs) and exist in the valence band Ev1 of the cap layer 612 (= GaAs). Holes move to energetically more stable quantum dots 611 (= InAs).
そして、エネルギー差ΔEcが伝導帯側に存在し、エネルギー差ΔEvが価電子帯側に存在するので、量子ドット611(=InAs)へ移動した電子および正孔は、熱励起によって量子ドット611(=InAs)からキャップ層612(=GaAs)へ移動することができず、量子ドット611(=InAs)中に閉じ込められる。 Then, since the energy difference ΔEc exists on the conduction band side and the energy difference ΔEv exists on the valence band side, the electrons and holes that have moved to the quantum dot 611 (= InAs) are converted into the quantum dot 611 (= It cannot move from the InAs) to the cap layer 612 (= GaAs) and is confined in the quantum dot 611 (= InAs).
その結果、量子ドット611(=InAs)の伝導帯Ec2側には、電子のサブ準位Esub1が形成され、量子ドット611(=InAs)の価電子帯Ev2側には、正孔のサブ準位Esub2が形成される。 As a result, an electron sublevel Esub1 is formed on the conduction band Ec2 side of the quantum dot 611 (= InAs), and a hole sublevel is formed on the valence band Ev2 side of the quantum dot 611 (= InAs). Esub2 is formed.
サブ準位Esub1およびサブ準位Esub2は、それぞれ、次の式(1)および式(2)によって表される。 The sub-level Esub1 and the sub-level Esub2 are represented by the following expressions (1) and (2), respectively.
サブ準位Esub1に存在する電子は、サブ準位Esub2に存在する正孔と再結合し、サブ準位Esub1とサブ準位Esub2とのエネルギー差に相当するエネルギーhνを有する光を発する。そして、再結合によって発生した光により誘導放射が生じ、最終的にレーザ発振に至る。 The electrons existing in the sub-level Esub1 recombine with holes existing in the sub-level Esub2, and emit light having an energy hν corresponding to the energy difference between the sub-level Esub1 and the sub-level Esub2. Then, stimulated radiation is generated by the light generated by the recombination, and finally laser oscillation occurs.
式(1)および式(2)から明らかなように、サブ準位Esub1,Esub2は、量子ドット611のサイズdによって決定されるので、複数の量子ドット611のサイズdがばらつけば、各量子ドット611におけるサブ準位Esub1,Esub2もばらつき、量子ドット611中で発光する光の波長λは、ばらつく。
As is clear from the equations (1) and (2), the sub-levels Esub1 and Esub2 are determined by the size d of the
そこで、この発明においては、量子ドット611のサイズを均一化することによって、均一な発振波長を有する半導体光素子10を製造することにしたものである。
Therefore, in the present invention, the semiconductor
図5から図7は、それぞれ、図1に示す半導体光素子10の製造工程を示す第1から第3の工程図である。
FIGS. 5 to 7 are first to third process diagrams respectively showing manufacturing steps of the semiconductor
半導体光素子10を構成するバッファ層3、クラッド層4,8、バリア層5,7、活性層6およびコンタクト層9は、MBEにより形成される。まず、Siがドープされた(100)面を有するGaAsからなる基板2が真空チャンバへ導入され、真空チャンバは、約1.33×10−8Paまで真空排気される。
The
そして、基板2の温度は、540℃の範囲に設定され、1.17×10−3Paの圧力において、Ga、AsおよびSiが固体Ga、固体Asおよび固体Siからそれぞれ基板2の一主面に照射され、1×1018cm−3のSiがドープされたn型GaAsが基板2上に200nmの膜厚になるまで結晶成長される。この場合、n型GaAsの成長速度は、550nm/時間である。これにより、基板2上にバッファ層3が形成される(図5の(a)参照)。
And the temperature of the board |
その後、1.17×10−3Paの圧力において、Al、Ga、AsおよびSiが固体Al、固体Ga、固体Asおよび固体Siからそれぞれバッファ層3の表面に照射され、1×1017cm−3のSiがドープされたn型Al0.28Ga0.72Asがバッファ層3上に500nmの膜厚になるまで結晶成長される。この場合、n型Al0.28Ga0.72Asの成長速度は、764nm/時間である。
Thereafter, at a pressure of 1.17 × 10 −3 Pa, Al, Ga, As and Si are irradiated onto the surface of the
n型Al0.28Ga0.72Asがバッファ層3上に500nmの膜厚になるまで結晶成長されると、AlおよびSiの照射がシャッタにより停止され、1.17×10−3Paの圧力において、ノンドープのGaAsが75nmの膜厚になるまで結晶成長される。この場合、ノンドープのGaAsの成長速度は、550nm/時間である。
When n-type Al 0.28 Ga 0.72 As is grown on the
これにより、クラッド層4およびバリア層5がバッファ層3上に順次堆積される(図5の(b)参照)。
Thereby, the
その後、後に詳述する方法によって、活性層6がバリア層5上に形成される(図5の(c)参照)。
Thereafter, the
そして、活性層6が形成されると、1.17×10−3Paの圧力において、GaおよびAsが固体Gaおよび固体Asからそれぞれ活性層6の表面に照射され、ノンドープのGaAsが活性層6上に75nmの膜厚になるまで結晶成長される。この場合、ノンドープのGaAsの成長速度は、550nm/時間である。これにより、バリア層7が活性層6上に形成される。
When the
その後、1.17×10−3Paの圧力において、Al、Ga、AsおよびBeが固体Al、固体Ga、固体Asおよび固体ベリリウム(Be)からそれぞれバリア層7の表面に照射され、5×1017cm−3のBeがドープされたp型Al0.28Gs0.72Asがバリア層7上に250nmの膜厚になるまで結晶成長される。これにより、クラッド層8がバリア層7上に形成される。この場合、p型Al0.28Gs0.72Asの成長速度は、764nm/時間である。
Thereafter, at a pressure of 1.17 × 10 −3 Pa, Al, Ga, As, and Be are irradiated onto the surface of the
引続いて、1.17×10−3Paの圧力において、Ga、AsおよびBeが固体Ga、固体Asおよび固体Beからそれぞれクラッド層8の表面に照射され、2×1019cm−3よりも多いBeがドープされたp型GaAsがクラッド層8上に20nmの膜厚になるまで結晶成長される。この場合、p型GaAsの成長速度は、550nm/時間である。これにより、コンタクト層9がクラッド層8上に形成される(図6の(d)参照)。
Subsequently, at a pressure of 1.17 × 10 −3 Pa, Ga, As, and Be are irradiated onto the surface of the
そして、基板2/バッファ層3/クラッド層4/バリア層5/活性層6/バッファ層7/クラッド層8/コンタクト層9からなるサンプルは、後述する方法によって、熱処理される(図6の(e)参照)。
A sample comprising the
その後、基板2の裏面にAuGe/Ni/Auよりなる負極電極1が形成され、コンタクト層9の上にAu/Zn/Auよりなる正極電極11が形成される。
Thereafter, the
これによって、半導体光素子10が完成する(図7の(f)参照)。
Thereby, the semiconductor
図8は、図5の(c)に示す工程において行なわれる活性層6の形成過程を示す工程図である。
FIG. 8 is a process diagram showing a process of forming the
図5の(b)に示す工程によってバリア層5が形成されると、6.65×10−4Paの圧力において、AsおよびInがそれぞれ固体Asおよび固体Inから連続的にバリア層5の表面に照射され、InAs膜600が1.7モノレイヤーまで堆積される(図8の(c1)参照)。
When the
この1.7モノレイヤーは、InAsが下地であるバリア層5のGaAsの格子定数(0.56nm)と整合するように均一に2軸性結晶歪を受けた状態で2次元的に成長する臨界膜厚(Tc)である。
This 1.7 monolayer is a critical layer that grows two-dimensionally in a state where InAs is uniformly subjected to biaxial crystal strain so as to match the lattice constant (0.56 nm) of GaAs of the
そして、InAsが2.4モノレイヤーまで結晶成長すると、InAs膜600の全面に歪が生じるよりも、グレインを局所的に発生させる方が結晶学的に安定化する。従って、6.65×10−4Paの圧力において、1.9モノレイヤーのInAsが結晶成長するまで、AsおよびInがバリア層5の表面に連続的に照射される。
When the crystal growth of InAs to 2.4 monolayers, it is crystallographically stabilized to generate grains locally rather than to produce strain on the entire surface of the
そうすると、グレイン610がInAs膜600の表面に形成される(図8の(c2)参照)。
Then, a
その後、固体Inに取付けられたシャッタを開閉して、InAs換算で2.4モノレイヤーになるまでInのバリア層5の表面への供給/停止を繰返す。
Thereafter, the shutter attached to the solid In is opened and closed, and the supply / stop of the In to the surface of the
そうすると、固体Inに取付けられたシャッタが開いているとき、AsおよびInがバリア層5の表面に供給されるため、InAs膜600の表面に発生したグレイン610が成長し、固体Inに取付けられたシャッタが閉じているとき、Asのみがバリア層5の表面に供給されるので、グレイン610は成長しない。
Then, when the shutter attached to the solid In is opened, As and In are supplied to the surface of the
この場合、Inのバリア層5の表面への供給を停止する停止時間をInをバリア層5の表面に供給する供給時間よりも長くする。その結果、バリア層5の表面に照射されたInがグレイン610に到達する確率が高くなり、グレイン610は、大きく成長する。そして、最終的に、量子ドット611がバリア層5上に形成される(図8の(c3)参照)。この場合、量子ドット611(=InAs)の成長速度は、0.118モノレイヤー/秒である。
In this case, the stop time for stopping the supply of In to the surface of the
このように、量子ドット611は、AsおよびInの連続供給と、Inの間欠供給とにより形成される。
Thus, the
量子ドット611がバリア層5上に形成されると、1.33×10−3Paの圧力において、GaおよびAsがそれぞれ固体Gaおよび固体Asからそれぞれ量子ドット611の表面に供給され、GaAsが35nmの膜厚に結晶成長される。これによって、キャップ層612が量子ドット611を覆うように形成される(図8の(c4)参照)。
When the
以後、図8に示す工程(c1)〜(c4)を5回繰返して活性層6が形成される。
Thereafter, the steps (c1) to (c4) shown in FIG. 8 are repeated five times to form the
図9は、図6の(e)に示す熱処理における温度プロファイルを示す図である。なお、図9に示す温度プロファイルは、RTA(Rapid Thermal Annealing)による熱処理の温度プロファイルである。 FIG. 9 is a diagram showing a temperature profile in the heat treatment shown in FIG. In addition, the temperature profile shown in FIG. 9 is a temperature profile of the heat processing by RTA (Rapid Thermal Annealing).
図6の(e)において、基板2/バッファ層3/クラッド層4/バリア層5/活性層6/バリア層7/クラッド層8/コンタクト層9からなるサンプルは、図9に示す温度プロファイルを用いて熱処理される。
In FIG. 6 (e), the sample comprising the
すなわち、サンプルの温度は、室温から700〜950℃まで1分で昇温され、その後、1分間、700〜950℃に保持され、その後、急激に冷却される。この場合、サンプルの実際の温度は、18〜26秒の遅延時間を伴って700〜950℃に達し、熱処理が終了した後、70〜76秒で700〜950℃から530℃まで降温され、40分の遅延時間を伴って700〜950℃から室温まで降温される。 That is, the temperature of the sample is raised from room temperature to 700 to 950 ° C. in 1 minute, then held at 700 to 950 ° C. for 1 minute, and then rapidly cooled. In this case, the actual temperature of the sample reaches 700 to 950 ° C. with a delay time of 18 to 26 seconds, and after the heat treatment is completed, the temperature is decreased from 700 to 950 ° C. to 530 ° C. in 70 to 76 seconds. The temperature is lowered from 700 to 950 ° C. to room temperature with a delay time of minutes.
このように、この発明においては、700〜950℃におけるサンプルの熱処理時間を、サンプルの温度を室温から700〜950℃まで昇温させるのに要する時間に略等しく設定して熱処理が行なわれる。 Thus, in the present invention, the heat treatment is performed by setting the heat treatment time of the sample at 700 to 950 ° C. to be approximately equal to the time required to raise the temperature of the sample from room temperature to 700 to 950 ° C.
また、この発明においては、サンプルの作成温度(=540℃)よりも高い熱処理温度(=700〜950℃)に設定してサンプルの熱処理が行なわれる。 In the present invention, the sample is heat-treated at a heat treatment temperature (= 700 to 950 ° C.) higher than the sample preparation temperature (= 540 ° C.).
図10は、PL(Photoluminescence)強度と波長との関係を示す図である。図10において、縦軸は、PL強度を表し、横軸は、波長を表す。また、曲線k1〜k7は、それぞれ、熱処理をしないサンプルのPL強度、700℃で熱処理したサンプルのPL強度、750℃で熱処理したサンプルのPL強度、800℃で熱処理したサンプルのPL強度、850℃で熱処理したサンプルのPL強度、900℃で熱処理したサンプルのPL強度、および950℃で熱処理したサンプルのPL強度を示す。 FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between PL (Photoluminescence) intensity and wavelength. In FIG. 10, the vertical axis represents the PL intensity, and the horizontal axis represents the wavelength. Curves k1 to k7 are respectively PL intensity of the sample not heat-treated, PL intensity of the sample heat-treated at 700 ° C., PL intensity of the sample heat-treated at 750 ° C., PL intensity of the sample heat-treated at 800 ° C., 850 ° C. The PL strength of the sample heat-treated at, the PL strength of the sample heat-treated at 900 ° C., and the PL strength of the sample heat-treated at 950 ° C. are shown.
熱処理を行なわない場合、フォトルミネッセンスのピーク波長は、約1070nmであるが(図10の曲線k1参照)、熱処理温度を700℃、750℃、800℃、850℃、900℃および950℃と上昇すると、フォトルミネッセンスのピーク波長は、短波長側へシフトし、950℃で熱処理を行なったサンプルにおいて、約850nmのピーク波長が得られた(図10の曲線k2〜k7参照)。 When heat treatment is not performed, the peak wavelength of photoluminescence is about 1070 nm (see curve k1 in FIG. 10), but when the heat treatment temperature is increased to 700 ° C., 750 ° C., 800 ° C., 850 ° C., 900 ° C. and 950 ° C. The peak wavelength of photoluminescence shifted to the short wavelength side, and a peak wavelength of about 850 nm was obtained in the sample heat-treated at 950 ° C. (see curves k2 to k7 in FIG. 10).
このように、RTAによる熱処理の温度を700℃から950℃へ上昇することによって、フォトルミネッセンスのピーク波長が短波長側へ大きくシフトする。 Thus, by raising the temperature of the heat treatment by RTA from 700 ° C. to 950 ° C., the peak wavelength of photoluminescence is greatly shifted to the short wavelength side.
図11は、図10に示す曲線k7の拡大図である。図10において、縦軸は、PL強度を表し、横軸は、波長を表す。なお、図11に示すPL強度は、励起光のパワーが12.5mWであるときのPL強度である。 FIG. 11 is an enlarged view of the curve k7 shown in FIG. In FIG. 10, the vertical axis represents the PL intensity, and the horizontal axis represents the wavelength. Note that the PL intensity shown in FIG. 11 is the PL intensity when the power of the excitation light is 12.5 mW.
図10に示す曲線k7は、曲線k71と曲線k72とに分解できる。そして、曲線k71は、約848nmのピーク波長を有し、曲線k2は、約840nmのピーク波長を有する。 A curve k7 shown in FIG. 10 can be decomposed into a curve k71 and a curve k72. Curve k71 has a peak wavelength of about 848 nm, and curve k2 has a peak wavelength of about 840 nm.
従って、950℃で熱処理したサンプルのフォトルミネッセンスは、2つのピーク波長を有する。 Thus, the photoluminescence of the sample heat treated at 950 ° C. has two peak wavelengths.
この約840nmのピークは、基底状態に起因したフォトルミネッセンスのピークから約12meVだけ高エネルギー側へシフトしている。このことは、950℃という高い温度で熱処理した場合にも、量子ドットが存在していることを意味する。 The peak at about 840 nm is shifted to the high energy side by about 12 meV from the photoluminescence peak due to the ground state. This means that quantum dots exist even when heat treatment is performed at a high temperature of 950 ° C.
上述したように、RTAによる熱処理を行なうことによって、フォトルミネッセンスのピーク波長は、短波長側へシフトするが、これは、量子ドット611の存在を確保しながら、量子ドット611とキャップ層612との間でGa等の原子が拡散し、量子ドット611が再構成されるからである。より具体的には、量子ドット611は、InAsからなり、キャップ層612は、GaAsからなるので、熱処理によって、キャップ層612中のGaが量子ドット611中へ拡散し、量子ドット611がInGaAsによって再構成される。その結果、量子ドット611のバンドギャップが大きくなり、フォトルミネッセンスのピーク波長が短波長側へシフトする。
As described above, by performing heat treatment with RTA, the peak wavelength of photoluminescence is shifted to the short wavelength side. This is because the
図12は、図10に示す曲線k7の他の拡大図である。図12において、縦軸は、PL強度を表し、横軸は、波長を表す。また、曲線k81〜k87は、それぞれ、励起光のパワーが100I、50I、25I、13I、5I、3Iおよび1IであるときのPL強度を示す。そして、100I、50I、25I、13I、5I、3Iおよび1Iの励起光パワーは、それぞれ、25mW、12.5mW、6.25mW、3.25mW、1.25mW、0.75mWおよび0.01mWのパワーに相当する。 FIG. 12 is another enlarged view of the curve k7 shown in FIG. In FIG. 12, the vertical axis represents the PL intensity, and the horizontal axis represents the wavelength. Curves k81 to k87 indicate the PL intensities when the pump light power is 100I, 50I, 25I, 13I, 5I, 3I, and 1I, respectively. The pump light powers of 100I, 50I, 25I, 13I, 5I, 3I and 1I are 25 mW, 12.5 mW, 6.25 mW, 3.25 mW, 1.25 mW, 0.75 mW and 0.01 mW, respectively. It corresponds to.
950℃でRTA処理したサンプルのPL強度は、励起光のパワーが1I、3I、5Iおよび13Iと低い場合には、約847nmのみにピークを有する(曲線k84〜k87参照)。この約847nmのピークは、基底状態からの発光である。 The PL intensity of the RTA-treated sample at 950 ° C. has a peak only at about 847 nm when the excitation light power is as low as 1I, 3I, 5I, and 13I (see curves k84 to k87). This peak at about 847 nm is emission from the ground state.
そして、950℃でRTA処理したサンプルのPL強度は、25I、50Iおよび100Iの励起光のパワーにおいて、2つのピークを有する(曲線k81〜k83参照)。 The PL intensity of the sample treated with RTA at 950 ° C. has two peaks at the powers of excitation light of 25I, 50I, and 100I (see curves k81 to k83).
図12において、矢印によって示す高エネルギー側のピークは、励起光のパワーが25I、50Iおよび100Iと強くなるに従って強くなる。これは、サンプルを950℃の高温でRTA処理しても、量子ドットが存在していることを意味する。 In FIG. 12, the peak on the high energy side indicated by the arrow becomes stronger as the power of the excitation light becomes stronger at 25I, 50I, and 100I. This means that even if the sample is subjected to RTA treatment at a high temperature of 950 ° C., quantum dots are present.
このように、量子ドットを含むサンプルは、量子井戸を含むサンプルと異なる光学特性を示す。これは、状態密度関数の違いによるものであり、量子ドットにおける励起準位は、キャリアによって占有され、PL強度における追加のピークになるが、量子井戸においては、サブバンドエッジ間に存在する連続的な準位のために量子ドットのような効果は観測されない。 Thus, the sample containing quantum dots exhibits different optical properties than the sample containing quantum wells. This is due to the difference in the state density function, where the excitation level in the quantum dot is occupied by carriers and becomes an additional peak in the PL intensity, but in the quantum well, it exists continuously between subband edges. For this reason, no quantum dot effect is observed.
図13は、この発明の実施の形態による他の半導体光素子の断面構造図である。この発明による実施の形態による半導体光素子は、図13に示す半導体光素子10Aであってもよい。
FIG. 13 is a sectional structural view of another semiconductor optical device according to the embodiment of the present invention. The semiconductor optical device according to the embodiment of the present invention may be a semiconductor
半導体光素子10Aは、図1に示す半導体光素子10の活性層6を活性層6Aに代えたものであり、その他は、半導体光素子10と同じである。活性層6Aは、バリア層5,7間にバリア層5,7に接して形成される。
The semiconductor
図14は、図13に示す活性層6Aの拡大断面図である。活性層6Aは、6個の量子ドット層61Aと、5個の間隙層62とからなる。そして、6個の量子ドット層61Aおよび5個の間隙層62は、交互に積層される。
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the active layer 6A shown in FIG. The
6個の量子ドット層61Aの各々は、量子ドット611と、キャップ層612Aとからなる。キャップ層612Aは、量子ドット611を覆う。キャップ層612Aは、インジウムガリウム砒素(InyGa1−yAs,y=0.01〜0.6)からなる。
Each of the six
InAsのバンドギャップは、0.36eVであり、InyGa1−yAsのバンドギャップは、インジウムInの含有量y=0.01〜0.6に対して1.413〜0.7856eVの範囲である。 The band gap of InAs is 0.36 eV, and the band gap of In y Ga 1-y As is in the range of 1.413 to 0.7856 eV with respect to the indium In content y = 0.01 to 0.6. It is.
キャップ層612Aの膜厚は、6nmである。
The film thickness of the
5個の間隙層62の各々は、GaAsからなり、35nmの膜厚を有する。 Each of the five gap layers 62 is made of GaAs and has a thickness of 35 nm.
半導体光素子10Aにおけるクラッド層4、バリア層5、活性層6A、バリア層7およびクラッド層8における屈折率の分布は、図3に示す屈折率の分布と同じである。
The refractive index distribution in the
また、半導体光素子10Aは、図5から図7に示す工程(a)〜(f)に従って製造される。
The semiconductor
図15は、図5の(c)において行なわれる活性層の他の形成過程を示す工程図である。図14に示す活性層6Aは、図15に示す工程(c1)〜(c3),(c5),(c6)に従って形成される。 FIG. 15 is a process diagram showing another process of forming the active layer performed in FIG. The active layer 6A shown in FIG. 14 is formed according to steps (c1) to (c3), (c5), and (c6) shown in FIG.
上述した工程(c1)〜(c3)が順次実行された後、1.17×10−3Paの圧力において、In、GaおよびAsがそれぞれ固体In、固体Gaおよび固体Asからそれぞれ量子ドット611の表面に供給され、InyGa1−yAsが6nmの膜厚に結晶成長される。これによって、キャップ層612Aが量子ドット611を覆うように形成される(図15の(c5)参照)。
After the above-described steps (c1) to (c3) are sequentially performed, In, Ga, and As are changed from solid In, solid Ga, and solid As to
その後、1.17×10−3Paの圧力において、GaおよびAsがそれぞれ固体Gaおよび固体Asからそれぞれキャップ層612Aの表面に供給され、GaAsが35nmの膜厚に結晶成長される。これによって、間隙層62が形成される(図15の(c6)参照)。
Thereafter, at a pressure of 1.17 × 10 −3 Pa, Ga and As are respectively supplied from the solid Ga and the solid As to the surface of the
以後、図15に示す工程(c1)〜(c3),(c5),(c6)を5回繰返して活性層6Aが形成される。 Thereafter, the steps (c1) to (c3), (c5), and (c6) shown in FIG. 15 are repeated five times to form the active layer 6A.
図16は、図13に示す半導体光素子10AのPL強度を示す図である。図16において、縦軸は、PL強度を表し、横軸は、波長を表す。また、曲線k8は、RTAによる熱処理を行なわないサンプルのPL強度を示し、曲線k9〜k14は、それぞれ、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃および950℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルのPL強度を示す。
FIG. 16 is a diagram showing the PL intensity of the semiconductor
RTAによる熱処理を行なわないサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が1187nmであり(曲線k8参照)、700℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が1185nmであり(曲線k9参照)、750℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が1122nmであり(曲線k10参照)、800℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が1077nmである(曲線k11参照)。 The sample not subjected to heat treatment with RTA has a photoluminescence peak wavelength of 1187 nm (see curve k8), and the sample subjected to heat treatment with RTA at 700 ° C. has a photoluminescence peak wavelength of 1185 nm (see curve k9). The sample subjected to the heat treatment by RTA at 750 ° C. has a photoluminescence peak wavelength of 1122 nm (see curve k10), and the sample subjected to the heat treatment by RTA at 800 ° C. has a peak wavelength of photoluminescence of 1077 nm ( (See curve k11).
また、850℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が1013nmおよび984nmであり(曲線k12参照)、900℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が915nmおよび904nmであり(曲線k13参照)、950℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、フォトルミネッセンスのピーク波長が870nmである(曲線k14参照)。 Samples subjected to RTA heat treatment at 850 ° C have photoluminescence peak wavelengths of 1013 nm and 984 nm (see curve k12), and samples subjected to RTA heat treatment at 900 ° C have a photoluminescence peak wavelength of 915 nm. And 904 nm (see curve k13), the sample subjected to the heat treatment by RTA at 950 ° C. has a photoluminescence peak wavelength of 870 nm (see curve k14).
このように、InAsからなる量子ドット611をInGaAsからなるキャップ層612Aでキャップした半導体光素子10Aにおいても、RTAによる熱処理の温度を700℃から950℃へ上昇させることによって、フォトルミネッセンスのピーク波長は、短波長側へシフトする。
Thus, also in the semiconductor
なお、半導体光素子10Aにおいて、RTAによる熱処理によってフォトルミネッセンスのピーク波長が短波長側へシフトする理由は、半導体光素子10において、RTAによる熱処理によってフォトルミネッセンスのピーク波長が短波長側へシフトする理由と同じである。
In the semiconductor
図17は、フォトルミネッセンスの積分強度とアニール温度との関係を示す図である。図17において、縦軸は、フォトルミネッセンスの積分強度を表し、横軸は、アニール温度を表す。また、曲線k15は、GaAsによって量子ドット611(=InAs)をキャップしたサンプルにおけるフォトルミネッセンスの積分強度とアニール温度との関係を示し、曲線kl6は、InGaAsによって量子ドット611(=InAs)をキャップしたサンプルにおけるフォトルミネッセンスの積分強度とアニール温度との関係を示す。 FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the integrated intensity of photoluminescence and the annealing temperature. In FIG. 17, the vertical axis represents the integrated intensity of photoluminescence, and the horizontal axis represents the annealing temperature. A curve k15 shows the relationship between the integrated intensity of photoluminescence and the annealing temperature in a sample in which the quantum dot 611 (= InAs) is capped with GaAs, and a curve kl6 shows the quantum dot 611 (= InAs) capped with InGaAs. The relationship between the integrated intensity | strength of the photoluminescence in a sample and annealing temperature is shown.
GaAsによって量子ドット611(=InAs)をキャップした場合、800℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、RTAによる熱処理を行なわないサンプルに対してフォトルミネッセンスの積分強度が2倍になる(曲線k15参照)。 When the quantum dots 611 (= InAs) are capped with GaAs, the sample subjected to the heat treatment by RTA at 800 ° C. has double the integrated intensity of photoluminescence compared to the sample not subjected to the heat treatment by RTA (see curve k15). ).
一方、InGaAsによって量子ドット611(=InAs)をキャップした場合、950℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、RTAによる熱処理を行なわないサンプルに対してフォトルミネッセンスの積分強度が1.6倍になり、850℃でRTAによる熱処理を行なったサンプルは、RTAによる熱処理を行なわないサンプルに対してフォトルミネッセンスの積分強度が5倍になる(曲線k16参照)。 On the other hand, when quantum dots 611 (= InAs) are capped with InGaAs, the sample subjected to heat treatment by RTA at 950 ° C. has a 1.6 times higher integrated intensity of photoluminescence than the sample not subjected to heat treatment by RTA. The sample subjected to heat treatment by RTA at 850 ° C. has a photoluminescence integrated intensity five times that of the sample not subjected to heat treatment by RTA (see curve k16).
このように、RTAによる熱処理を行なうことによって、量子ドット611を含むサンプルのフォトルミネッセンスの積分強度は、大きくなる。
Thus, by performing the heat treatment by RTA, the integrated intensity of the photoluminescence of the sample including the
図18は、フォトルミネッセンスのピークの半値幅とアニール温度との関係を示す図である。図18において、縦軸は、フォトルミネッセンスのピークの半値幅を表し、横軸は、アニール温度を表す。また、曲線k17は、GaAsによって量子ドット611(=InAs)をキャップしたサンプルにおけるフォトルミネッセンスのピークの半値幅とアニール温度との関係を示し、曲線kl8は、InGaAsによって量子ドット611(=InAs)をキャップしたサンプルにおけるフォトルミネッセンスのピークの半値幅とアニール温度との関係を示す。 FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the half-value width of the peak of photoluminescence and the annealing temperature. In FIG. 18, the vertical axis represents the half width of the photoluminescence peak, and the horizontal axis represents the annealing temperature. Curve k17 shows the relationship between the half-value width of the photoluminescence peak and the annealing temperature in a sample in which quantum dots 611 (= InAs) are capped with GaAs, and curve kl8 shows quantum dots 611 (= InAs) with InGaAs. The relationship between the half value width of the peak of the photoluminescence in the capped sample and annealing temperature is shown.
量子ドット611(=InAs)をGaAsによってキャップしたサンプルおよび量子ドット611(=InAs)をInGaAsによってキャップしたサンプルの両方において、フォトルミネッセンスのピークの半値幅は、700℃のアニール温度で58meVであり、750℃のアニール温度で最も大きくなり、アニール温度を750℃よりも高くすることによって減少し、950℃のアニール温度で9meVになる(曲線k17,k18参照)。 In both the sample in which the quantum dot 611 (= InAs) is capped with GaAs and the sample in which the quantum dot 611 (= InAs) is capped with InGaAs, the half width of the peak of the photoluminescence is 58 meV at an annealing temperature of 700 ° C. It becomes the highest at an annealing temperature of 750 ° C., decreases by increasing the annealing temperature above 750 ° C., and becomes 9 meV at an annealing temperature of 950 ° C. (see curves k17 and k18).
このように、フォトルミネッセンスのピークの半値幅は、アニール温度を高くすることによって、58meVから9meVまで減少する。 Thus, the half width of the photoluminescence peak decreases from 58 meV to 9 meV by increasing the annealing temperature.
このフォトルミネッセンスのピークの半値幅の減少は、アニールによって量子ドット611のサイズが均一化したことを意味する。
This reduction in the half-value width of the photoluminescence peak means that the size of the
図19は、フォトルミネッセンスのピークエネルギーとアニール温度との関係を示す図である。図19において、縦軸は、フォトルミネッセンスのピークエネルギーを表し、横軸は、アニール温度を表す。また、曲線k19は、基底状態における光放射のピークエネルギーとアニール温度との関係を示し、曲線k20は、第1励起状態における光放出のピークエネルギーとアニール温度との関係を示す。 FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the peak energy of photoluminescence and the annealing temperature. In FIG. 19, the vertical axis represents the photoluminescence peak energy, and the horizontal axis represents the annealing temperature. A curve k19 shows the relationship between the peak energy of light emission in the ground state and the annealing temperature, and a curve k20 shows the relationship between the peak energy of light emission in the first excited state and the annealing temperature.
基底状態と第1励起状態とのエネルギー差は、アニール温度に依存して75meVから16meVまで幅広く分布する(曲線k19,k20参照)。これは、量子ドット611とキャップ層612,612Aとの界面における原子の拡散によるものである。
The energy difference between the ground state and the first excited state is widely distributed from 75 meV to 16 meV depending on the annealing temperature (see curves k19 and k20). This is due to the diffusion of atoms at the interface between the
従って、半導体光素子10,10Aは、赤外領域の光検出器または量子ドットレーザとして用いることができる。
Therefore, the semiconductor
図20は、ウェハの斜視図である。図5および図6に示す工程(a)〜(d)に従って、バッファ層3、クラッド層4、バリア層5、活性層6,6A、バリア層7、クラッド層8およびコンタクト層9を基板20上に順次積層したウェハ20を作成する。
FIG. 20 is a perspective view of the wafer. The
そして、例えば、チップ21,22をウェハ20から切り出し、チップ21を800℃でアニールし、チップ22を850℃でアニールする。その後、チップ21,22の裏面および表面にそれぞれ負極電極1および正極電極11を形成する。
Then, for example, the
上述したように、RTAによる熱処理温度を変えることによってフォトルミネッセンスのピーク波長が異なるので、上述した方法によって作成したチップ21,22は、相互に異なる特性を有する半導体光素子になる。
As described above, since the peak wavelength of photoluminescence differs by changing the heat treatment temperature by RTA, the
これによって、1枚のウェハ20から特性が異なる複数の半導体光素子を作製できる。
Thus, a plurality of semiconductor optical elements having different characteristics can be produced from one
上記においては、RTAによる熱処理を行なう場合、室温から熱処理温度(=700〜950℃)まで1分で昇温すると説明したが、この発明においては、これに限らず、RTAによる熱処理を行なう場合の昇温レートは、量子ドット611の存在を確保可能な昇温レート(=基準昇温レート)以上であればよい。
In the above description, it has been described that when heat treatment by RTA is performed, the temperature is raised from room temperature to the heat treatment temperature (= 700 to 950 ° C.) in 1 minute. However, the present invention is not limited to this, and heat treatment by RTA is performed. The temperature increase rate may be equal to or higher than the temperature increase rate (= reference temperature increase rate) that can ensure the presence of the
熱処理温度(=700〜950℃)は、量子ドット611の形成温度(=540℃)よりも高いため、昇温レートが遅い場合、量子ドット611とキャップ層612,612Aとの間でGa等の原子が相互に拡散し、量子ドット611が破壊される。従って、量子ドット611の存在を確保してアニールするには、ある程度の昇温レートでサンプルを昇温する必要があるからである。
Since the heat treatment temperature (= 700 to 950 ° C.) is higher than the formation temperature (= 540 ° C.) of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、均一なサイズを有する量子ドットを含む半導体光素子の製造方法に適用される。 The present invention is applied to a method for manufacturing a semiconductor optical device including quantum dots having a uniform size.
1 負極電極、2 基板、3 バッファ層、4,8 クラッド層、5,7 バリア層、6,6A 活性層、9 コンタクト層、10,10A 半導体光素子、11 正極電極、20 ウェハ、21,22 チップ、61,61A 量子ドット層、62 間欠層、600 InAs膜、610 グレイン、611 量子ドット、612,612A キャップ層。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記活性層の温度を前記量子ドットの存在を確保可能である基準昇温レート以上の昇温レートで前記第1の温度よりも高い第2の温度へ昇温する第2のステップと、
前記量子ドットおよび前記キャップ層を前記第2の温度で熱処理する第3のステップとを備える半導体光素子の製造方法。 Forming an active layer comprising quantum dots on a substrate at a first temperature;
A second step of increasing the temperature of the active layer to a second temperature higher than the first temperature at a temperature increase rate equal to or higher than a reference temperature increase rate capable of ensuring the presence of the quantum dots;
And a third step of heat-treating the quantum dots and the cap layer at the second temperature.
前記基板上に前記第1の温度で前記量子ドットを形成する第1のサブステップと、
前記量子ドットを覆うキャップ層を前記第1の温度で形成する第2のサブステップと、
前記第1および第2のサブステップを複数回繰り返し実行する第3のサブステップとを含む、請求項1に記載の半導体光素子の製造方法。 The first step includes
A first sub-step of forming the quantum dots on the substrate at the first temperature;
A second sub-step of forming a cap layer covering the quantum dots at the first temperature;
The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, further comprising a third sub-step of repeatedly executing the first and second sub-steps a plurality of times.
前記第2のサブステップにおいて、ガリウム砒素からなるキャップ層が形成される、請求項2に記載の半導体光素子の製造方法。 In the first sub-step, quantum dots made of indium arsenide are formed,
The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 2, wherein a cap layer made of gallium arsenide is formed in the second sub-step.
前記第2のサブステップにおいて、インジウムガリウム砒素からなるキャップ層が形成される、請求項2に記載の半導体光素子の製造方法。 In the first sub-step, quantum dots made of indium arsenide are formed,
3. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 2, wherein a cap layer made of indium gallium arsenide is formed in the second substep.
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JP (1) | JP2009146978A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113363361A (en) * | 2021-06-23 | 2021-09-07 | 上海先研光电科技有限公司 | Quantum dot composite, three-dimensional display element and processing method thereof |
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2007
- 2007-12-12 JP JP2007320621A patent/JP2009146978A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113363361A (en) * | 2021-06-23 | 2021-09-07 | 上海先研光电科技有限公司 | Quantum dot composite, three-dimensional display element and processing method thereof |
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