JPH01189185A - 埋込み構造半導体レーザの製造方法 - Google Patents
埋込み構造半導体レーザの製造方法Info
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- JPH01189185A JPH01189185A JP1323188A JP1323188A JPH01189185A JP H01189185 A JPH01189185 A JP H01189185A JP 1323188 A JP1323188 A JP 1323188A JP 1323188 A JP1323188 A JP 1323188A JP H01189185 A JPH01189185 A JP H01189185A
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- mesa
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- mesa structure
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、大面積に均一な組成および層厚を有するエピ
タキシャル膜を成長可能な有機金属エピタキシャル法に
よる埋込み構造半導体レーザの製造方法に関するもので
ある。
タキシャル膜を成長可能な有機金属エピタキシャル法に
よる埋込み構造半導体レーザの製造方法に関するもので
ある。
レーザとしては、低しきい値で発振しかつ安定なモード
で動作するものが望ましい。このような条件を満たすも
のとして、活性層を活性層よりも屈折率の小さい材料で
囲むように埋め込んだ埋込み構造半導体レーザがある。
で動作するものが望ましい。このような条件を満たすも
のとして、活性層を活性層よりも屈折率の小さい材料で
囲むように埋め込んだ埋込み構造半導体レーザがある。
今までに報告されている埋込み構造半導体レーザの代表
的な構造を第8図に示す。
的な構造を第8図に示す。
第8図は、エム・ヒラオ(M、Hirao)等によって
報告されたもの(J、Appρ、phys、 、 19
80. vol、 51. P453’9)である。図
中1bはn形1nPバッファ層、2はGaInAsP活
性層、3はp形InPクラッド層、4はp形InP電流
ブロック層、5はn形1nP電流閉じ込め層、7はp形
Ga1nAsPキャップ層である。活性層2が屈折率の
小さいInP層lb、3.4.5によって囲まれた埋込
み構造になっている。この構造において、ブロック層4
及び電流閉じ込め層5は液相エピタキシャル法(LPE
法)によって成長され、LPE法ではメサ上部につけた
誘電体膜に結晶が成長しないことを利用している。
報告されたもの(J、Appρ、phys、 、 19
80. vol、 51. P453’9)である。図
中1bはn形1nPバッファ層、2はGaInAsP活
性層、3はp形InPクラッド層、4はp形InP電流
ブロック層、5はn形1nP電流閉じ込め層、7はp形
Ga1nAsPキャップ層である。活性層2が屈折率の
小さいInP層lb、3.4.5によって囲まれた埋込
み構造になっている。この構造において、ブロック層4
及び電流閉じ込め層5は液相エピタキシャル法(LPE
法)によって成長され、LPE法ではメサ上部につけた
誘電体膜に結晶が成長しないことを利用している。
ところが、有機金属気相エピタキシャル法(MOVPE
法)によって、第9図に示すメサ上面にSing膜8を
つけた高さ、μm以上の逆メサ構造を埋め込む場合、メ
サ側面で角状の異常成長が起き、埋め込み成長ができな
い。これはメサ側面にエピタキシャル成長の起きにくい
(111) 面が出ているためであると考えられる。メ
サ側面での異常成長が起きないように埋込み成長を行う
ためには、メサ高を1μm以下にした逆メサ構造でメサ
上面のマスクによって選択的にメサ側面を埋め込み、更
にマスクを除去した後基板全面に成長を行う2回の工程
が必要となる。このことは、例えば、「近藤他昭和62
年度春季応物予稿30P−ZH−8Jに記載されている
。
法)によって、第9図に示すメサ上面にSing膜8を
つけた高さ、μm以上の逆メサ構造を埋め込む場合、メ
サ側面で角状の異常成長が起き、埋め込み成長ができな
い。これはメサ側面にエピタキシャル成長の起きにくい
(111) 面が出ているためであると考えられる。メ
サ側面での異常成長が起きないように埋込み成長を行う
ためには、メサ高を1μm以下にした逆メサ構造でメサ
上面のマスクによって選択的にメサ側面を埋め込み、更
にマスクを除去した後基板全面に成長を行う2回の工程
が必要となる。このことは、例えば、「近藤他昭和62
年度春季応物予稿30P−ZH−8Jに記載されている
。
このことから、MOVPE法で埋込み構造レーザを従来
の方法で製作する場合、メサ高を1μm以下に制御する
ことが必要であり、それをウェットエツチングで均一に
行うことはかなりの困難を有する。また、このようにし
て埋込み構造レーザを製作した場合、エピタキシャル成
長の起こりにくい(111)面がメサ側面に表われてお
り、第10図に示すように埋込み層との界面で成長が進
まず結晶性が悪くレーザの信顧性等に問題が出る場合が
ある。
の方法で製作する場合、メサ高を1μm以下に制御する
ことが必要であり、それをウェットエツチングで均一に
行うことはかなりの困難を有する。また、このようにし
て埋込み構造レーザを製作した場合、エピタキシャル成
長の起こりにくい(111)面がメサ側面に表われてお
り、第10図に示すように埋込み層との界面で成長が進
まず結晶性が悪くレーザの信顧性等に問題が出る場合が
ある。
本発明の目的は、気相成長特有のガスの輸送現像によっ
て起こるメサ近傍での異常成長を除去し、メサ高による
埋込み成長の制限をなくし、さらに信頬性の高い埋込み
構造半導体レーザの製造方法を提供することにある。
て起こるメサ近傍での異常成長を除去し、メサ高による
埋込み成長の制限をなくし、さらに信頬性の高い埋込み
構造半導体レーザの製造方法を提供することにある。
本発明は、第1導電型バッファ層、活性層、第2導電型
クラッド層又は、さらに第2導電型キャップ層を加えた
多層構造を有する第1導電型半導体基板を選択的にエツ
チングしてメサ構造を形成するとき、従来の技術で使用
されていたウェットエツチングを使わずドライエツチン
グを使用することを主要の特徴とする。ドライエツチン
グを使用することにより、メサ側面に(111)面ば表
われない。垂直に近いメサ構造を容易に均一に形成する
ことが可能である。
クラッド層又は、さらに第2導電型キャップ層を加えた
多層構造を有する第1導電型半導体基板を選択的にエツ
チングしてメサ構造を形成するとき、従来の技術で使用
されていたウェットエツチングを使わずドライエツチン
グを使用することを主要の特徴とする。ドライエツチン
グを使用することにより、メサ側面に(111)面ば表
われない。垂直に近いメサ構造を容易に均一に形成する
ことが可能である。
そのことにより、メサ高を2μm以上にした場合でも、
メサ近傍での異常成長をおさえてメサを平坦に埋込むこ
とが可能であり、またメサ側面での結晶性が良くなるこ
とより界面における欠陥が少なくなり信頼性も向上する
。
メサ近傍での異常成長をおさえてメサを平坦に埋込むこ
とが可能であり、またメサ側面での結晶性が良くなるこ
とより界面における欠陥が少なくなり信頼性も向上する
。
第1図から第3図に本発明による半導体レーザの製造方
法を順を追って示す。まず第1図に示すように、(10
0)面n形1nP基板la上にSeドドーn形1nPバ
ッファ層1b(d!24m)、アンドープGaInAs
P活性層2(d=Q。
法を順を追って示す。まず第1図に示すように、(10
0)面n形1nP基板la上にSeドドーn形1nPバ
ッファ層1b(d!24m)、アンドープGaInAs
P活性層2(d=Q。
1μm)、p形InPクラッド層3 (d=1. 0μ
m)、p形Ga1nAsPキャップ層? (d=0.5
μm)をMOVPE法によって成長する。
m)、p形Ga1nAsPキャップ層? (d=0.5
μm)をMOVPE法によって成長する。
次に第2図において成長面にスパッタリング法によって
酸化チタン膜8を付け、ホトグラフィ技術によって(0
11)方向に酸化チタン膜ストライプマスクをストライ
ブ幅約1.5μmで形成する。
酸化チタン膜8を付け、ホトグラフィ技術によって(0
11)方向に酸化チタン膜ストライプマスクをストライ
ブ幅約1.5μmで形成する。
そして、塩素アルゴン系のRIE装置を使用してメサ高
2.0μmのメサ構造を形成する。このときメサ側面は
基板表面に対して80度程度であり、(111)面は表
われない。またほぼ垂直に近いためクラッド層3が1μ
m程度である場合でも活性層幅は、2μm以下であり、
横モードの制御は可能である。さらにドライエツチング
の特徴より、メサ高は面内で均一に形成することができ
る。
2.0μmのメサ構造を形成する。このときメサ側面は
基板表面に対して80度程度であり、(111)面は表
われない。またほぼ垂直に近いためクラッド層3が1μ
m程度である場合でも活性層幅は、2μm以下であり、
横モードの制御は可能である。さらにドライエツチング
の特徴より、メサ高は面内で均一に形成することができ
る。
次に第3図に示すようにメサ上面のマスクを用い選択的
にメサ構造以外の領域を埋め込むように、MOVPE法
によって、p形InP電流ブロック層4 (d=l μ
m)、n形!nP電流閉じ込め層5 (dユ1μm)を
形成する。この場合のMOVPE法の成長条件としては
、例えばソースガスとしてPH,:TMI−150:1
(モル比)を用い、P形1nPを堆積する場合はド
ーピングガスとしてDEZを、n形1nPを堆積する場
合にはドーピングガスとしてH,Seを用い、キャリア
ガスとして水素を用い、反応炉内圧力を50T0rr、
基板温度を約685℃として堆積を行う。
にメサ構造以外の領域を埋め込むように、MOVPE法
によって、p形InP電流ブロック層4 (d=l μ
m)、n形!nP電流閉じ込め層5 (dユ1μm)を
形成する。この場合のMOVPE法の成長条件としては
、例えばソースガスとしてPH,:TMI−150:1
(モル比)を用い、P形1nPを堆積する場合はド
ーピングガスとしてDEZを、n形1nPを堆積する場
合にはドーピングガスとしてH,Seを用い、キャリア
ガスとして水素を用い、反応炉内圧力を50T0rr、
基板温度を約685℃として堆積を行う。
この成長において、メサ高は1μm以上になっているが
、メサ側面には角状の異常成長はおこらない。
、メサ側面には角状の異常成長はおこらない。
次に、HFによってメサ上面の酸化チタン8を除去する
。そして、基板側を研磨してウェハの厚さを約80μm
とした後、成長側にA u / Z n /Ni電極、
基板側にAu / G e / N i電極を真空蒸着
し、H2中420℃で熱処理し電極を形成する。その後
、紙面に平行な面をへき関し、レーザ・チップを作製す
る。
。そして、基板側を研磨してウェハの厚さを約80μm
とした後、成長側にA u / Z n /Ni電極、
基板側にAu / G e / N i電極を真空蒸着
し、H2中420℃で熱処理し電極を形成する。その後
、紙面に平行な面をへき関し、レーザ・チップを作製す
る。
上記に示したように、メサ構造形成にドライエツチング
を用いることによりレーザデバイスを作製すれば、メサ
側面に(111)面が表われないため、メサ高の制限を
受けることなく、MOVPE法で、メサ近傍に異常成長
を生じさせることなく、メサを平坦に埋め込むことがで
き、MOVPE法だけで容易に埋込み構造半導体レーザ
を作製することができる。さらに、メサ側面を成長前に
ウェットエツチングによりドライエツチングのダメージ
領域を除去することで、界面状態をよくし、信頼性を向
上させることができる。
を用いることによりレーザデバイスを作製すれば、メサ
側面に(111)面が表われないため、メサ高の制限を
受けることなく、MOVPE法で、メサ近傍に異常成長
を生じさせることなく、メサを平坦に埋め込むことがで
き、MOVPE法だけで容易に埋込み構造半導体レーザ
を作製することができる。さらに、メサ側面を成長前に
ウェットエツチングによりドライエツチングのダメージ
領域を除去することで、界面状態をよくし、信頼性を向
上させることができる。
また、上記実施例では、1回のMOVPE法による埋込
み成長で埋込み構造レーザデバイスを作製したが、従来
のようにメサ高の低いメサ構造を用い、選択的にその領
域以外に成長を行い、その後マスクを除去し基板全面に
成長を行う、2回のMOVPE法による埋込み成長で埋
込み構造レーザを作製する工程でもよい。その工程を第
4図から第7図に示す。また、この場合埋込み層6とな
る部分にn形InPを用いた場合は、活性層上面の埋込
み層6部分にp形TnPクラッド層3に到達するまでZ
nの拡散を行いp形化すればよい。
み成長で埋込み構造レーザデバイスを作製したが、従来
のようにメサ高の低いメサ構造を用い、選択的にその領
域以外に成長を行い、その後マスクを除去し基板全面に
成長を行う、2回のMOVPE法による埋込み成長で埋
込み構造レーザを作製する工程でもよい。その工程を第
4図から第7図に示す。また、この場合埋込み層6とな
る部分にn形InPを用いた場合は、活性層上面の埋込
み層6部分にp形TnPクラッド層3に到達するまでZ
nの拡散を行いp形化すればよい。
さらに、半導体基板1としてSeドドーn形InP層1
bがないn形1nP基板1aを用いてもよい。
bがないn形1nP基板1aを用いてもよい。
さらに、上記実施例では、電流ブロック部として、In
Pのpn逆バイアス層を用いたが、p形InP電流ブロ
ック層4、n形1nP電流閉じ込めN5の代わりに、半
絶縁性のInP層を用いてもよい。
Pのpn逆バイアス層を用いたが、p形InP電流ブロ
ック層4、n形1nP電流閉じ込めN5の代わりに、半
絶縁性のInP層を用いてもよい。
さらに、GaInAsP/InP系について述べたが、
G a A s / A RG a A s系などの他
の結晶系を用いてもよい。
G a A s / A RG a A s系などの他
の結晶系を用いてもよい。
さらに、ここでは、n形基板を用いて説明したが、p形
基板を用いても、同様のことが可能である。
基板を用いても、同様のことが可能である。
以上説明したように本発明は、メサ形成に側面ニ(11
1)面の出ないドライエツチングを使用することにより
、メサ高に関係なく、メサ近傍で異常成長が起こらない
埋込み成長が可能となり、またメサ側面の結晶性を向上
させ、レーザデノ\イスの特性を上げる。さらに、均一
にエツチングが行えるドライエッチを用いることによっ
て、MOVPE法の利点である一度に大面積での成長が
行えることを生かし、多量の半導体レーザデバイスを作
製することが可能になる効果があり、また、均一なメサ
が形成できるという点からも狭線幅が得られる等のレー
ザ特性を上げることができる。
1)面の出ないドライエツチングを使用することにより
、メサ高に関係なく、メサ近傍で異常成長が起こらない
埋込み成長が可能となり、またメサ側面の結晶性を向上
させ、レーザデノ\イスの特性を上げる。さらに、均一
にエツチングが行えるドライエッチを用いることによっ
て、MOVPE法の利点である一度に大面積での成長が
行えることを生かし、多量の半導体レーザデバイスを作
製することが可能になる効果があり、また、均一なメサ
が形成できるという点からも狭線幅が得られる等のレー
ザ特性を上げることができる。
そして本発明において、特許請求範囲第1項の発明は従
来のMOVPE法での埋込み構造レーザと違い埋込み成
長は一回ですみ、製造工程を簡単にすることができる。
来のMOVPE法での埋込み構造レーザと違い埋込み成
長は一回ですみ、製造工程を簡単にすることができる。
同じく第2項の発明は、2回の埋込み成長が必要である
が、前記第1項の発明以上にメサ側面での結晶性を上げ
、さらに信頼性等の特性が向上する。同じく第3項の発
明は、前記第1項、第2項の発明と比較し、高抵抗In
P層によって埋込むことから、活性層への電流狭窄を止
めることが可能であり、また第1項、第2項の発明で電
流ブロック部として使用していたp−n接合を無くすこ
とにより、レーザ素子の寄生容量を小さくすることがで
き、高周波特性を上げることが可能である。
が、前記第1項の発明以上にメサ側面での結晶性を上げ
、さらに信頼性等の特性が向上する。同じく第3項の発
明は、前記第1項、第2項の発明と比較し、高抵抗In
P層によって埋込むことから、活性層への電流狭窄を止
めることが可能であり、また第1項、第2項の発明で電
流ブロック部として使用していたp−n接合を無くすこ
とにより、レーザ素子の寄生容量を小さくすることがで
き、高周波特性を上げることが可能である。
第1図乃至第3図は本発明に係わる埋込み構造半導体レ
ーザデバイスの製造方法の一実施例を説明するための工
程断面図、第4図乃至第7図はその第2の実施例を説明
するための断面図、第8図はLPE法で作製された従来
の埋込み構造半導体レーザを示す断面図、第9図、第1
0図は、MOVPE法による従来゛の製造方法を説明す
るための断面図である。 1、la”−n形1nP基板、■b・・・n形rnPバ
ッファ層、2・・・GaInAsP活性層、3・・・p
形TnPクラッド層、4・・・p形1nP電流ブロック
層、5・・・n形InP電流閉込め層、6・・・p形■
nP埋込み層、7・・・p形Ga1nAsPキャップ層
、8・・・酸化チタン膜 特許出願人 日本電信電話株式会社代理人 弁理士
玉 蟲 久五部 (外2名) 第 1 図 第 2 図 第 3 口 本発明の第2の実施伊1の断面図 第4図 本発明の12の実施例のWfri!1図第5図 本発明の第2の実74伊KI)断面図 篤6図 本発明の第2の実廃伊]の断面図 第7図 旦 半導体レーザの断1lliQ図 第8図 MOVPE法による従来の製造方法の 断面図 第 9 図 MOVPE汰による従来の製造方法の 断面図 第10図
ーザデバイスの製造方法の一実施例を説明するための工
程断面図、第4図乃至第7図はその第2の実施例を説明
するための断面図、第8図はLPE法で作製された従来
の埋込み構造半導体レーザを示す断面図、第9図、第1
0図は、MOVPE法による従来゛の製造方法を説明す
るための断面図である。 1、la”−n形1nP基板、■b・・・n形rnPバ
ッファ層、2・・・GaInAsP活性層、3・・・p
形TnPクラッド層、4・・・p形1nP電流ブロック
層、5・・・n形InP電流閉込め層、6・・・p形■
nP埋込み層、7・・・p形Ga1nAsPキャップ層
、8・・・酸化チタン膜 特許出願人 日本電信電話株式会社代理人 弁理士
玉 蟲 久五部 (外2名) 第 1 図 第 2 図 第 3 口 本発明の第2の実施伊1の断面図 第4図 本発明の12の実施例のWfri!1図第5図 本発明の第2の実74伊KI)断面図 篤6図 本発明の第2の実廃伊]の断面図 第7図 旦 半導体レーザの断1lliQ図 第8図 MOVPE法による従来の製造方法の 断面図 第 9 図 MOVPE汰による従来の製造方法の 断面図 第10図
Claims (3)
- (1)第1導電型半導体基板上又は該半導体基板上に第
1導電型バッファ層が形成されてなる基板上に活性層、
第2導電型クラッド層、第2導電型キャップ層を堆積す
る工程と、該キャップ層、該クラッド層、該活性層、該
バッファ層又は該半導体基板をドライエッチングを用い
て選択的にエッチングしメサ側面が基板表面と90度か
ら70度と垂直に近い角度をなし(111)面とは異な
る面方位を有するメサ構造を形成する工程、有機金属エ
ピタキシャル法によつてメサ構造上面のマスクを用いて
選択的にメサ構造以外の領域に第2導電型半導体層、第
1導電型半導体層を成長させる工程を含むことを特徴と
する埋込み構造半導体レーザの製造方法。 - (2)第1導電型半導体基板上又は該半導体基板上に第
1導電型バッファ層が形成されてなる基板上に、活性層
、第2導電型クラッド層を堆積する工程と、該クラッド
層、該活性層、該バッファ層又は該半導体基板をドライ
エッチングを用いて選択的にエッチングしメサ側面が基
板表面と90度から70度と垂直に近い角度をなし(1
11)面とは異なる面方位を有するメサ構造を形成する
工程と、有機金属エピタキシャル法によつてメサ構造上
面のマスクを用いて選択的にメサ構造以外の領域に第2
導電型半導体層、第1導電型半導体層を成長させる工程
と、メサ構造上面のマスクを除去し該基板全面に第2導
電型半導体層、第2導電型キャップ層を成長させる工程
を含むことを特徴とする埋込み構造半導体レーザの製造
方法。 - (3)第1導電型半導体基板上又は該半導体基板上に第
1導電型バッファ層が形成されてなる基板上に活性層、
第2導電型クラッド層、第2導電型キャップ層を堆積す
る工程と、該キャップ層、該クラッド層、該活性層、該
バッファ層又は該半導体基板をドライエッチングを用い
て選択的にエッチングし、メサ側面が基板表面と90度
から70度と垂直に近い角度をなし(111)面とは異
なる面方位を有するメサ構造を形成する工程、有機金属
エピタキシャル法によつてメサ構造上面のマスクを用い
て選択的にメサ構造以外の領域に半絶縁性半導体層を成
長させる工程を含むことを特徴とする埋込み構造半導体
レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323188A JPH01189185A (ja) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | 埋込み構造半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323188A JPH01189185A (ja) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | 埋込み構造半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189185A true JPH01189185A (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=11827411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1323188A Pending JPH01189185A (ja) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | 埋込み構造半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01189185A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02260586A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-23 | Mitsubishi Kasei Corp | 光半導体装置 |
| US5721751A (en) * | 1993-10-28 | 1998-02-24 | Nippon Telegraph & Telephone Corporation | Semiconductor laser |
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| JPS58178525A (ja) * | 1982-04-14 | 1983-10-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61180493A (ja) * | 1985-02-05 | 1986-08-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
| JPS61216495A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| JPS61228692A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS6284581A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-18 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS62179192A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-06 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
-
1988
- 1988-01-23 JP JP1323188A patent/JPH01189185A/ja active Pending
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