JPH0213469B2 - - Google Patents
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- JPH0213469B2 JPH0213469B2 JP60208566A JP20856685A JPH0213469B2 JP H0213469 B2 JPH0213469 B2 JP H0213469B2 JP 60208566 A JP60208566 A JP 60208566A JP 20856685 A JP20856685 A JP 20856685A JP H0213469 B2 JPH0213469 B2 JP H0213469B2
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Geometry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、埋込みヘテロ構造を備える半導体
レーザーダイオードの製造方法に関するものであ
る。
レーザーダイオードの製造方法に関するものであ
る。
埋込まれたヘテロ構造を持つ半導体レーザーダ
イオードはBHレーザー（buried−hetero−
laser）と呼ばれているもので、その断面の構成
は第２図に示すように基板２の上に半導体層列
３，４，５が重ねられている。層３は基板半導体
２の一部を構成することも可能である。この層配
列３，４，５はＢ／Ａ／Ｂ型であつて二重ヘテロ
積層構造となつている。この層列内にレーザー光
を励起するストライプ形レーザー活性領域６があ
る。７と８はレーザーダイオード電流を導く接触
電極である。
イオードはBHレーザー（buried−hetero−
laser）と呼ばれているもので、その断面の構成
は第２図に示すように基板２の上に半導体層列
３，４，５が重ねられている。層３は基板半導体
２の一部を構成することも可能である。この層配
列３，４，５はＢ／Ａ／Ｂ型であつて二重ヘテロ
積層構造となつている。この層列内にレーザー光
を励起するストライプ形レーザー活性領域６があ
る。７と８はレーザーダイオード電流を導く接触
電極である。
レーザーダイオードを流れる電流を実際に二重
ヘテロ積層構造３，４，５のストライプ内に限定
するため、この構造の両側にある区域９および１
０内にpn接合又はnpn（又はpnp）接合を持つ障壁
構造が作られる。その阻止作用により二重ヘテロ
積層構造外の電流通流は阻止される。更にこの区
域９と１０の半導体材料は活性層の半導体材料に
比べて低い屈折率を示す。これによつてレーザー
ダイオードは活性領域６で発生したレーザー光に
対して屈折率導波と呼ばれている誘電的導波作用
を受ける。
ヘテロ積層構造３，４，５のストライプ内に限定
するため、この構造の両側にある区域９および１
０内にpn接合又はnpn（又はpnp）接合を持つ障壁
構造が作られる。その阻止作用により二重ヘテロ
積層構造外の電流通流は阻止される。更にこの区
域９と１０の半導体材料は活性層の半導体材料に
比べて低い屈折率を示す。これによつてレーザー
ダイオードは活性領域６で発生したレーザー光に
対して屈折率導波と呼ばれている誘電的導波作用
を受ける。
側方区域９，１０に１つ又はそれ以上の障壁層
を備えるBHレーザーは通常２回のエピタキシヤ
ル成長過程によつて製作される。即ち第１のエピ
タキシヤル過程では基板の表面に二重ヘテロ層
３，４，５が全面的に形成され、この層からエツ
チングによりレーザーストライプが作られる。第
２図には層３，４，５および接触電極８から成る
この構造の断面が示されている。第２のエピタキ
シヤル過程において二重ヘテロ構造３，４，５の
側面と基板２の側方部分の上に拡がる側方区域９
と１０が半導体材料で埋められる。その際互に反
対型にドープされた少くとも２つの半導体層がド
ープされた材料のエピタキシヤル析出によつて作
られ、阻止性のnpn又はpnp層列を形成する。こ
の３層構造には例えば基板２の材料も包含されて
いる。この種のBHレーザーならびに側方区域
９，１０内のpn接合も同時に作られるエピタキ
シヤル析出による製造方法は米国特許第4426700
号明細書に記載されている。そこには拡散につい
ても述べられているが、これは単に導電性の外部
接触を作る公知方法として挙げただけのものであ
る。
を備えるBHレーザーは通常２回のエピタキシヤ
ル成長過程によつて製作される。即ち第１のエピ
タキシヤル過程では基板の表面に二重ヘテロ層
３，４，５が全面的に形成され、この層からエツ
チングによりレーザーストライプが作られる。第
２図には層３，４，５および接触電極８から成る
この構造の断面が示されている。第２のエピタキ
シヤル過程において二重ヘテロ構造３，４，５の
側面と基板２の側方部分の上に拡がる側方区域９
と１０が半導体材料で埋められる。その際互に反
対型にドープされた少くとも２つの半導体層がド
ープされた材料のエピタキシヤル析出によつて作
られ、阻止性のnpn又はpnp層列を形成する。こ
の３層構造には例えば基板２の材料も包含されて
いる。この種のBHレーザーならびに側方区域
９，１０内のpn接合も同時に作られるエピタキ
シヤル析出による製造方法は米国特許第4426700
号明細書に記載されている。そこには拡散につい
ても述べられているが、これは単に導電性の外部
接触を作る公知方法として挙げただけのものであ
る。
文献「アプライト フイジクス レターズ」
（Appl Phys.Letters）、43（1983）、pp・809〜811
によりRIDSレーザーと呼ばれる別の構造のレー
ザーダイオードが公知である。BHレーザーの場
合ストライプ領域の側面に接する側方区域９，１
０が必要であるのに対して、RIDSレーザーでは
全面的に拡散ドープされた層が設けられる。この
１つの層の全面拡散はその上に置かれた固体層か
らのドーパントの全面的拡散進入に基くものであ
る。この拡散ドープされた層を除いてその拡散源
となつた層も完成されたレーザーダイオードの構
成部分となつている。
（Appl Phys.Letters）、43（1983）、pp・809〜811
によりRIDSレーザーと呼ばれる別の構造のレー
ザーダイオードが公知である。BHレーザーの場
合ストライプ領域の側面に接する側方区域９，１
０が必要であるのに対して、RIDSレーザーでは
全面的に拡散ドープされた層が設けられる。この
１つの層の全面拡散はその上に置かれた固体層か
らのドーパントの全面的拡散進入に基くものであ
る。この拡散ドープされた層を除いてその拡散源
となつた層も完成されたレーザーダイオードの構
成部分となつている。
RIDSレーザー又はその製造方法においては、
拡散によつてドープする層の内部にある中央層が
厚さ方向に全体的にドープされるのに対して、側
方区域にはこの拡散ドープが行われないようにな
つている。そのためこの公知のレーザーダイオー
ドの基板はエピタキシヤル層の成長の前に寸法の
点だけで、BHレーザーのストライプに対応する
ブリツジを備えている。このRIDSレーザーのブ
リツジの機能は単に少くとも最初に析出した層が
析出面上で異つた厚さを示すようにすることであ
る。
拡散によつてドープする層の内部にある中央層が
厚さ方向に全体的にドープされるのに対して、側
方区域にはこの拡散ドープが行われないようにな
つている。そのためこの公知のレーザーダイオー
ドの基板はエピタキシヤル層の成長の前に寸法の
点だけで、BHレーザーのストライプに対応する
ブリツジを備えている。このRIDSレーザーのブ
リツジの機能は単に少くとも最初に析出した層が
析出面上で異つた厚さを示すようにすることであ
る。
RIDSレーザーのレーザー活性領域の側方にあ
る電流阻止層は既にドープされている材料のエピ
タキシヤル析出によつて作られる。
る電流阻止層は既にドープされている材料のエピ
タキシヤル析出によつて作られる。
第２エピタキシヤル過程に際して二重ヘテロ構
造の層列３，４，５の側面への材料の析出をこの
二重ヘテロ積層構造と区域９，１０の阻止性pn
接合構造との間に洩れ電流路が形成されているよ
うに実施することは著しく困難である。
造の層列３，４，５の側面への材料の析出をこの
二重ヘテロ積層構造と区域９，１０の阻止性pn
接合構造との間に洩れ電流路が形成されているよ
うに実施することは著しく困難である。
この発明の目的は、この種の洩れ電流が形成さ
れることなく、しかもダイオードの製作を困難に
することのない埋込みヘテロ構造を含む半導体レ
ーザーの製造方法を提供することである。
れることなく、しかもダイオードの製作を困難に
することのない埋込みヘテロ構造を含む半導体レ
ーザーの製造方法を提供することである。
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として
挙げた工程の採用によつて達成される。この発明
の種々の実施態様とその展開は特許請求の範囲第
２項以下に示されている。
挙げた工程の採用によつて達成される。この発明
の種々の実施態様とその展開は特許請求の範囲第
２項以下に示されている。
図面を参照してこの発明を更に詳細に説明す
る。
る。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄはこの発明の１つの実施
例の種々の工程段においてのデバイスの断面を示
す。２は基板でありその上に二重ヘテロ積層構造
３，４，５が形成されるが、その中第１層３は基
板の一部となつている。基板２従つて層３も例え
ばインジウム・リン（InP）から成り、層４はイ
ンジウム・ガリウム・ヒ素・リン（InGaAsP）、
層５は再びインジウム・リン（InP）である。こ
の場合基板２と層３はｎ型にドープされ、層４と
５はｐ型にドープされる。前述の公知例のように
この層列はエピタキシイによつて形成され、スト
ライプのブリツジ形状はエツチングによつて作ら
れるのが有利である。エツチングはブリツジが層
４の下側に活性領域６の下に達するまで露出する
ように行う。この場合側方に露出した材料はｎ型
となる。このエツチング終了後の状態を第１図ａ
に示す。
例の種々の工程段においてのデバイスの断面を示
す。２は基板でありその上に二重ヘテロ積層構造
３，４，５が形成されるが、その中第１層３は基
板の一部となつている。基板２従つて層３も例え
ばインジウム・リン（InP）から成り、層４はイ
ンジウム・ガリウム・ヒ素・リン（InGaAsP）、
層５は再びインジウム・リン（InP）である。こ
の場合基板２と層３はｎ型にドープされ、層４と
５はｐ型にドープされる。前述の公知例のように
この層列はエピタキシイによつて形成され、スト
ライプのブリツジ形状はエツチングによつて作ら
れるのが有利である。エツチングはブリツジが層
４の下側に活性領域６の下に達するまで露出する
ように行う。この場合側方に露出した材料はｎ型
となる。このエツチング終了後の状態を第１図ａ
に示す。
半導体デバイスの製造の場合通常１つの大きな
半導体基板上に多数の第１図ａに示したような構
造が同時に並べて作られる。単独のレーザーダイ
オードとして示されているこのような構造が多数
作られている半導体基板は、続いてｐ型ドーパン
ト例えば亜鉛、カドミウム、マグネシウムを含む
溶融半導体３１に接触させる。この溶融体はこの
発明により半導体基板２あるいはこのような基板
の多数を含む半導体板の材料としてのインジウ
ム・リンと溶解平衡に置かれる。これには例えば
リンで飽和したインジウム融体が使用される。平
衡状態では半導体物体２又は半導体波と積層構造
３，４，５からインジウム・リンが溶け出すこと
なく又ｐ型インジウム・リン融体からのインジウ
ム・リンのエピタキシヤル成長も起らない。第１
図ｂに示されている工程段においてはドーパント
だけが半導体材料内に拡散進入し、半導体構造の
表面近くのｎ型インジウム・リンの領域４２だけ
がｐ型に変えられる。この領域４２の厚さは0.1μ
単位にすることができる。これは拡散の温度と時
間の選定によつて可能である。
半導体基板上に多数の第１図ａに示したような構
造が同時に並べて作られる。単独のレーザーダイ
オードとして示されているこのような構造が多数
作られている半導体基板は、続いてｐ型ドーパン
ト例えば亜鉛、カドミウム、マグネシウムを含む
溶融半導体３１に接触させる。この溶融体はこの
発明により半導体基板２あるいはこのような基板
の多数を含む半導体板の材料としてのインジウ
ム・リンと溶解平衡に置かれる。これには例えば
リンで飽和したインジウム融体が使用される。平
衡状態では半導体物体２又は半導体波と積層構造
３，４，５からインジウム・リンが溶け出すこと
なく又ｐ型インジウム・リン融体からのインジウ
ム・リンのエピタキシヤル成長も起らない。第１
図ｂに示されている工程段においてはドーパント
だけが半導体材料内に拡散進入し、半導体構造の
表面近くのｎ型インジウム・リンの領域４２だけ
がｐ型に変えられる。この領域４２の厚さは0.1μ
単位にすることができる。これは拡散の温度と時
間の選定によつて可能である。
第１図ｂに示した工程段においては層４の下へ
の拡散が行われて、領域４２はレーザー活性領域
６を含む層４の下にまで拡がる。
の拡散が行われて、領域４２はレーザー活性領域
６を含む層４の下にまで拡がる。
この処理により層３の区域９，１０に向つた表
面部分がｐ型となる。このｐ型拡散層の厚さは
0.1μｍを単位とする程度のものである。これも拡
散の時間とその温度の選定によつて制御される。
面部分がｐ型となる。このｐ型拡散層の厚さは
0.1μｍを単位とする程度のものである。これも拡
散の時間とその温度の選定によつて制御される。
溶融体３１の材料の析出によつて全拡散過程が
終了する。この拡散過程において第１図ａに示し
た積層構造３，４，５への半導体材料の析出成長
あるいはこの構造からの半導体材料の取り除きは
少くとも多量には行われない。
終了する。この拡散過程において第１図ａに示し
た積層構造３，４，５への半導体材料の析出成長
あるいはこの構造からの半導体材料の取り除きは
少くとも多量には行われない。
この第１図ｂに示された重要な拡散過程が終了
した後続いて別の半導体融体を使用して半導体材
料をエピタキシヤル成長させることができる。こ
の場合例えば第１図ｃに示すようにｎ型にドープ
されインジウム・リンを成長させる。この成長は
選択的に側方区域９と１０だけに限定するかある
いは第１図ｃに示すように全面的とする。これに
よつてレーザー活性領域が存在する層４の下側面
の特定の位置に阻止性のpn接合が形成される。
全面成長の場合には最初二重ヘテロ積層構造の最
上層５の上にｎ型の半導体材料層が現われ、接触
電極８から二重ヘテロ構造への無障壁結合が消滅
する。これに対応して第１図ｄに示すようにスト
ライプ・マスクを通してｐ型ドーパントの拡散を
実施し、前に設けられたｎ型インジウム・リン層
４１内にｐ型区域５１を作る。区域５１の拡散に
使用されたストライプ・マスクは例えば二酸化シ
リコンの表面層５２とするのが有利であり、これ
は構造上に残して置くことができる。
した後続いて別の半導体融体を使用して半導体材
料をエピタキシヤル成長させることができる。こ
の場合例えば第１図ｃに示すようにｎ型にドープ
されインジウム・リンを成長させる。この成長は
選択的に側方区域９と１０だけに限定するかある
いは第１図ｃに示すように全面的とする。これに
よつてレーザー活性領域が存在する層４の下側面
の特定の位置に阻止性のpn接合が形成される。
全面成長の場合には最初二重ヘテロ積層構造の最
上層５の上にｎ型の半導体材料層が現われ、接触
電極８から二重ヘテロ構造への無障壁結合が消滅
する。これに対応して第１図ｄに示すようにスト
ライプ・マスクを通してｐ型ドーパントの拡散を
実施し、前に設けられたｎ型インジウム・リン層
４１内にｐ型区域５１を作る。区域５１の拡散に
使用されたストライプ・マスクは例えば二酸化シ
リコンの表面層５２とするのが有利であり、これ
は構造上に残して置くことができる。
８１は接触電極であり、例えば面状の金属層と
する。上記の方法の変形として第１図ａに示すよ
うに実際に低濃度にドープされた層３を高濃度に
ドープされた基板２上に設けることができる。こ
の場合層３と基板２は同じ型例えばｎ型のドーピ
ングとする。ドーピング濃度の大きな差に対応し
てストライプ４，５の側方の区域９と１０では層
３だけがその厚さの全体に亘つて融体３１により
反転ドープされるようにすると有利である。しか
し基板２のドーピングは実質上不変とする。
する。上記の方法の変形として第１図ａに示すよ
うに実際に低濃度にドープされた層３を高濃度に
ドープされた基板２上に設けることができる。こ
の場合層３と基板２は同じ型例えばｎ型のドーピ
ングとする。ドーピング濃度の大きな差に対応し
てストライプ４，５の側方の区域９と１０では層
３だけがその厚さの全体に亘つて融体３１により
反転ドープされるようにすると有利である。しか
し基板２のドーピングは実質上不変とする。
別の変形としてはまず層４全体を部分４ａと共
にエツチングに際してそのままに残しておき、部
分４ａを融体３１を使用して溶解する。融体３１
の材料と極めて薄い層４の材料の間には溶解平衡
は起らないものとする。この変形方法は溶解が精
確に層３と４の間の境界で停止し上記のエツチン
グが精確にこの境界までとなるという長所があ
る。
にエツチングに際してそのままに残しておき、部
分４ａを融体３１を使用して溶解する。融体３１
の材料と極めて薄い層４の材料の間には溶解平衡
は起らないものとする。この変形方法は溶解が精
確に層３と４の間の境界で停止し上記のエツチン
グが精確にこの境界までとなるという長所があ
る。
これら両変形方法の残りの工程段階は不変とし
ても場合によつて一部を変更しても良い。
ても場合によつて一部を変更しても良い。
この発明による方法の主要点は、その製造工程
中領域４２へのドーパントの拡散だけに使用され
る溶融体３１が完成したダイオードにおいて検出
可能なことである。一方では領域４２が例えば米
国特許第4426700号の場合と異り層３又は層３の
対応する基板部分と同様に平坦である。前に述べ
た層４の縁端の下への拡散もこの操作に基くもの
である。この拡散の方向は作られた拡散分布曲線
から実証可能である。
中領域４２へのドーパントの拡散だけに使用され
る溶融体３１が完成したダイオードにおいて検出
可能なことである。一方では領域４２が例えば米
国特許第4426700号の場合と異り層３又は層３の
対応する基板部分と同様に平坦である。前に述べ
た層４の縁端の下への拡散もこの操作に基くもの
である。この拡散の方向は作られた拡散分布曲線
から実証可能である。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄはこの発明の製法の４段
階においてのデバイスの断面構成を示し、第２図
は公知のBHレーザーの断面構成を示す。 ２……基板、３，４，５……二重ヘテロ積層構
造の第１層と第２層と第３層、６……レーザー活
性領域、７，８……電極。
階においてのデバイスの断面構成を示し、第２図
は公知のBHレーザーの断面構成を示す。 ２……基板、３，４，５……二重ヘテロ積層構
造の第１層と第２層と第３層、６……レーザー活
性領域、７，８……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 二重ヘテロ積層構造３，４，５の各層の形成
後レーザーダイオードのストライプに対してブリ
ツジが作られること、少くともこのブリツジの側
方区域９，１０において積層構造の露出面に隣接
領域４２に予定されているドーパントを含む溶融
半導体材料３１が接触し、その際半導体材料間の
溶融平衡に関して少くとも積層構造の第１層３と
第３層５はこれらの層に半導体材料のエピタキシ
ヤル析出もその溶出も起こらないが溶融体からそ
れぞれの隣接領域４２へのドーパントの拡散は生
ずるように調整されること、隣接領域への拡散が
終つた後溶融体を除去して別の半導体構造４１の
材料を析出され、その際析出半導体材料は隣接領
域４２に対して逆の伝導型を示すものを選ぶこと
を特徴とするレーザーダイオードの製造方法。 ２ ストライプ形構造３，４，５のブリツジが第
２層４と第３層５の材料の除去によつて作られ、
溶融体の溶解平衡に関する調整は二重ヘテロ積層
構造の総ての層においてエピタキシヤル析出又は
溶出は起こらないように選ばれることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ブリツジの形成のためにまず第３層の材料だ
けが除去され、溶解平衡に関する調整は著しいエ
ピタキシヤル析出も第１層３と第３層５の材料の
著しい溶出も起こらないが、第２層４の材料はス
トライプ構造のブリツジの外側では完全に取除か
れるように選ばれることを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載の方法。 ４ 別の構造４１の材料が二重ヘテロ積層構造の
電流導入表面に析出する際この区域５１が隣接層
５と同じ伝導型となるようにドープされることを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の１
つに記載の方法。 ５ 区域５１のドーピングがマスク５２を通して
行われ、このマスクがデバイスにそのまま残され
ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
方法。 ６ 基板２の半導体材料がｎ型のインジウム・リ
ンであること、二重ヘテロ積層構造に対してｎ型
インジウム・リン、ｐ型インジウム・ガリウム・
ヒ素・リンおよびｐ型のインジウム・リンが順次
に重ねて使用されること、表面近くの領域４２の
拡散過程に対してリンを飽和したインジウム溶融
体に拡散源としてｐ型ドーパントを加えたものを
使用すること、これ以後の積層構造に対してはｎ
型のインジウム・リンを析出させることを特徴と
する特許請求の範囲第２項乃至第５項の１つに記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3435307 | 1984-09-26 | ||
| DE3435307.0 | 1984-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180889A JPS6180889A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0213469B2 true JPH0213469B2 (ja) | 1990-04-04 |
Family
ID=6246403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60208566A Granted JPS6180889A (ja) | 1984-09-26 | 1985-09-20 | レーザーダイオードの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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Family Cites Families (6)
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Also Published As
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| EP0185854A2 (de) | 1986-07-02 |
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