JPH02165685A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

半導体発光装置の製造方法

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JPH02165685A
JPH02165685A JP31961888A JP31961888A JPH02165685A JP H02165685 A JPH02165685 A JP H02165685A JP 31961888 A JP31961888 A JP 31961888A JP 31961888 A JP31961888 A JP 31961888A JP H02165685 A JPH02165685 A JP H02165685A
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JP
Japan
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conductivity type
layer
type
film
cladding layer
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JP31961888A
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Shuichi Miura
秀一 三浦
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 埋め込みへテロ構造を有する半導体レーザを製造する方
法の改良に関し、 半導体レーザに於けるストライプ状のメサ部分とそれを
埋め込む電流ブロック層との界面に電流パスが生成され
ないようにし、高温雰囲気など、劣悪な環境でも容易に
発振できるように、また、安定した発光効率が得られる
ようにすることを目的とし、 一導電型半導体基板上に一導電型クラッド層、活性層、
反対導電型クラッド層を順に成長させる工程と、次いで
、ストライプ状のマスク膜を形成し前記反対導電型クラ
ッド層の表面から前記一導電型クラッド層に達する選択
的エツチングを行ってストライブ状のメサ部分を形成す
る工程と、次いで、該メサ部分の側面を覆うマスク膜を
形成する工程と、次いで、前記メサ部分の表面及び側面
を覆うマスク膜を残した状態で前記一導電型クランド層
及び一導電型半導体基板の一部を更にエツチングして前
記メサ部分を高くする工程と、次いで、前記マスク膜を
全て残した状態でpn接合面が前記メサ部分の一導電型
クラッド層に於ける厚さの間に存在するよう電流ブロッ
ク層を成長させる工程と、次いで、前記マスク膜を全て
除去してから反対導電型平坦化層を成長させる工程とが
含まれてなるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、埋め込みへテロ構造(buriedhete
rostructure:BH)を有する半導体発光装
置を製造する方法の改良に関する。
現在、発光波長が1.3〔μm〕帯にある半導体発光装
置は、その波長の光を伝播させる為の優れた光導波路が
存在することから、LAN (1。
cat  area  network)などの民生用
二ニー・メディアへの適用が有望視されていて、将来の
マーケットは大幅に拡大されることが予想されている。
半導体レーザが、民生用機器に多用されるようになると
、様々な環境で使用されることになるから、その場合の
耐性を向上させておくことが必要であり、そのうち温度
特性も重要な一つになっていて、少なくとも100(”
C)程度までは安定な動作が保証されなければならない
そのような温度特性を実現するには、リーク電流を低減
し、注入された電流が殆ど活性層を流れるようにするこ
とで、温度上昇があっても、安定な動作を可能にするこ
とが望まれる。
また、半導体レーザのような発振を行わないLED (
light  emitting  diode)のよ
うな半導体発光装置に於いても動作の安定化や高効率化
が要求されている。
〔従来の技術〕
第8図は従来のBH型半導体レーザを説明する為の要部
切断正面図を表している。
図に於いて、31はp+型1nP基板、32はp型1n
Pクラッド層、33はp″″型Ga I nAsP活性
層(λ−1,3(、czm))、34はn型InPクラ
ッド層、35はp1型InP層、36はn+型InP層
、37はp 4−型InP1i、38はn+製型1nP 梨型GanAsPコンタクト層、41はAuGeNi膜
、42は二酸化シリコン(Si02)からなる絶縁膜、
43はTi膜、44はpt膜、45はAu11、46は
AuZn膜、47はTi膜、48はpt膜、49はAu
膜をそれぞれ示し′ている。
この従来例では、p型1nPクラッド層32、p−型G
a1nAsP活性層33、n型1nPクラッド層34で
DH (double  heterostructu
re)構造を構成し、また、p+型1nP層35、n+
型InP層36、p+型InPH31、n+型1nP層
38で電流ブロック層を構成し、更にまた、AuGeN
i膜41、Ti膜43、Pt膜44、Au膜45でn側
電極を、そして、AuZn膜46、Ti膜47、Pt1
li48、Au膜49でp側電極をそれぞれ構成してい
る。
図示のBH型半導体レーザを製造するには、液相エピタ
キシャル成長(l 1quid  、phase  e
pitaxy:LPE)法を通用することに依り、p+
型1nP基板31上にp型InPクラッド層32、p−
型Ga1nAsP活性層33、n型1nPクラッド層3
4を順に成長させる。
次いで、化学気相堆積(chemical  vapo
r  deposition:CVD)法を通用するこ
とに依り、例えば厚さ3000 (人〕程度のS i 
O 2膜を形成し、通常のフォト・リソグラフィ技術を
適用することに依り、該S i O 2膜をパターニン
グして中央に幅l 〔μm〕前後のストライブを形成す
る。
次いで、前記のストライブ状5i02膜をマスクとして
n型1nPクラッド層340表面からp+型1nP基板
31に達するエツチングを行ってストライブ状メサ部分
を形成する。
次いで、再びLPE法を適用することに依り、p+型I
nP層35、n+型1nP層36、p+型1nP層37
、n+型InP層38を成長させる。
次いで、前記マスクとして用いた5in2膜を除去して
から、更にLPE法を適用することに依り、表面平坦化
の為のn+型1nP層39、n+梨型GanAsPコン
タクト層40を順に成長させてBH槽構造得られる。
次いで、通常の技法を適用することに依り、絶縁膜42
、n側電極、p側電極を形成し、合金化の熱処理を行っ
て完成する。
尚、前記構成のBH型半導体レーザの共振器両端に無反
射コートを施すとLEDとして動作させることができる
〔発明が解決しようとする課題〕
第8図について説明した従来技術に依るBH型半導体レ
ーザに於いては、電流の閉じ込めにかなりの効果を奏す
ることができる。
然しなから、この点については未だ改良すべきところが
多い。即ち、図では若干誇張して描いであるが、ストラ
イブ状のメサ部分と電流ブロック層との界面に矢印で示
しであるように電流パスAが生成され、本来、n″″型
1nGaAsP活性層33に注入されるべき電流がパス
Aを通ってリークする旨の問題がある。
通常、半導体レーザは高温になると発振し難い傾向があ
り、それに加えて前記したリーク電流があると、発振開
始に大きく影響し、前記したように民生用機器に組み込
まれて環境が悪い状態で使用される場合、例えば100
(’C)前後の高温になると全く発振しないことがある
また、半導体レーザのような発振を行わないLEDに於
いても、発光効率が低下して光出力が不安定になる場合
があり、センサの光源として使用する際、動作の信頼性
が低下する。
本発明は、半導体発光装置に於けるストライブ状のメサ
部分とそれを埋め込む電流ブロック層との界面に電流パ
スが生成されないようにし、高温雰囲気など、劣悪な環
境でも容易に発振できるように、また、安定した発光効
率が得られるようにする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に依る半導体発光装置を製造する方法では、一導
電型半導体基板(例えばp+型1nP基板1)上に一導
電型りラッドN(例えばp型!nPクラフト層2)、活
性層(例えばp−型1nGaAsP活性層3)、反対導
電型クラッド層(例えばn型TnPクラッド層4)を順
に成長させる工程と、次いで、ストライブ状のマスク膜
(例えばSiO2膜5)を形成し前記反対導電型クラッ
ド層の表面から前記一導電型クラッド層に達する選択的
エツチングを行ってストライブ状のメサ部分を形成する
工程と、次いで、該メサ部分の側面を覆うマスク膜(例
えばS i O2膜6)を形成する工程と、次いで、前
記メサ部分の表面並びに側面を覆うマスク膜を残した状
態で前記一導電型クラッド層及び一導電型半導体基板の
一部を更にエツチングして前記メサ部分を高くする工程
と、次いで、前記マスク膜を全て残した状態でpn接合
面が前記メサ部分の一導電型クラッド層に於ける厚さの
間に存在するよう電流ブロック層(例えばn型InP層
7、p型1nPJi8、n型1nPIIi9など)を成
長させる工程と、次いで、前記マスク膜を除去してから
反対導電型平坦化層(例えばn+型1nP層10)を成
長させる工程とが含まれている。
〔作用〕
前記の手段を採ることに依って得られたBH型半導体発
光装置では、メサ部分と電流ブロック層との界面に電流
パスが形成される虞はな(、注入された電流は殆どがス
トライブ状の活性層を通過することになり、従って、例
えば100(’C)程度の高温雰囲気など劣悪な使用環
境で動作させる必要がある場合でも良好に発振させるこ
とが可能であり、また、安定した発光効率が得られる。
〔実施例〕
第1図乃至第7図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於けるBH槽構造有する半導体レーザの要部切断
正面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する
第1図参照 (1)LPE法を適用することに依り、p+梨型InP
基板l上p型1nPクラッド層2、p−型InGaAs
P活性層3、n型1nPクラッド層4を成長させる。
前記各部分の主要データを例示すると次の通りである。
ta>  基板1について 不純物:zn 不純物濃度: 5 X 10I8(elm−”)(b)
  クラッド層2について 厚さ20.3Cμm〕 不純物:Cd 不純物濃度: 5 X I 017(C11−”)(C
)  活性層3について 厚さ:0.12(μm〕 不純物:Zn 不純物濃度: 4 X l 0I7(C11−’)+d
)  クラッド層4につい・て 厚さ70.4Cμm〕 不純物:Sn 不純物濃度: I X 101’  (clll”3)
+21CVD法を適用することに依り、厚さが例えば3
000 [人]程度の5ioz膜5を形成する。
第2図参照 (3)通常のフォト・リングラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセス及びエツチング・ガスをCF4とする反応
性イオン・エツチング(r a a c tive  
ion  etching:RIE)法を適用すること
に依り、5iOz膜5をパターニングし、幅が例えばl
〔μm〕以下であるストライプ状にする。
(4)エッチャントをHCl + H20(n型InP
用)及びH2SO4+H2O2+H20(p型1nGa
AsP用)とするウェット・エツチング法を適用するこ
とに依り、S iog膜5をマスクとしてクラッド層4
の表面から基板1内に達するエツチングを行ってメサ部
分を形成する。
第3図参照 (5)  マグネトロン・スパッタリング法を適用する
ことに依り、厚さ例えば3000 (人〕程度の5iO
zli6を形成する。
第4図参照 (6)  エツチング・ガスをCF、とするRIE法を
適用することに依り、5iOz膜6の異方性エツチング
を行ってメサ部分の側面に被着されたもの以外を除去す
る。
第5図参照 (7)  エッチャントをHCj!+H20zとするウ
ェット・エツチング法を適用することに依り、メサ部分
をマスクとしてp型1nPクラッド層2及びp+型In
P基板の一部を選択的にエツチングしてメサ部分を更に
高くする。
第6図参照 (8)LPE法を適用することに依り、n型1nP電流
ブロツクN7、p型1nP電流ブロック層8、p型1n
P電流ブロック層9を成長させる。
前記各部分の主要データを例示すると次の通りである。
Cal  を流ブロック層7について 厚さ:0.7(μm〕 不純物:Te 不純物濃度: 1. 4 X 101” (cm−’)
(b)  電流ブロック層8について 厚さ:0.5(μm)(最大値) 不純物:Zn 不純物濃度: 2X I Q ” (am−’)(C1
電流ブロックN9について 厚さ:0.3Cμm)(最大値) 不純物二Te 不純物濃度: 4 X l O12((J−’)第7図
参照 (9)  エッチャントをHF+ 1 ONH,Fとす
る浸漬法を適用することに依り、SiO2膜6及び5を
除去する。
α(I  LPE法を適用することに依り、n+型In
P平坦化層10及びn+梨型1nGaAsP極コンタク
ト層11を形成する。
前記各部分の主要データを例示すると次の通りである。
平坦化層10の主要データを例示すると次の+8)  
平坦化層10について 厚さ:1.0(μm)(最小値) 不純物:Te 不純物濃度: 3 X 10”  (Cal−’)fb
)  電極コンタクト層11について厚さ:0.5Cμ
m〕 不純物:Te 不純物濃度: 5 X 101e(am−’)aυ 通
常の技法を適用することに依り、AuGeNi膜12、
絶縁膜13、Ti膜14、pt膜15、Au膜16、A
uZn膜17膜下7膜18、pt膜19、Au膜20を
それぞれ形成する。尚、AuGeNt膜12、Ti膜1
4、pt膜15、Au膜16がn側電極を、また、Au
Zn膜17膜下7膜18、pt膜19、Au膜20がp
側電極を構成することは云うまでもない。
第7図に見られるBH型半導体し一部では第8図に見ら
れるBH型半導体レーザに於けるような電流パスAが存
在しないことは明らかである。
また、前記したBH型半導体レーザ、をLEDとして使
用する場合には、共振器端面に無反射コートを施せば良
い。その無反射コートは、例えばプラズマCVD法を適
用し、厚さ約1800 (人〕程度のS i02膜を被
着させて実現することができる。LEDとして動作させ
た場合には、前記したように、リーク電流のパスがない
ことから、高い発光効率が得られ、また、温度の変化に
対する安定性も向上する。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体発光装置の製造方法に於いては、一
導電型半導体基板上に一導電型クラッド層、活性層・、
反対導電型クラッド層を順に成長させ、前記反対導電型
クラッド層の表面から前記一導電型クラッド層に達する
選択的エツチングを行ってストライブ状のメサ部分を形
成し、該メサ部分の表面及び側面を覆うマスク膜が存在
する状態で前記一導電型クラッド層及び一導電型半導体
基板の一部をエツチングして前記メサ部分を高(し、同
じく前記マスク膜が存在する状態でpn接合面が前記メ
サ部分の一導電型クラッド層に於ける厚さの間に存在す
るよう電流ブロック層を成長させるようにしている。
前記の手段を採ることに依って得られたBH型半導体レ
ーザでは、メサ部分と電流ブロック層との界面に電流パ
スが形成される虞はなく、注入された電流は殆どがスト
ライプ状の活性層を通過することになり、従って、例え
ば100(’C)程度の高温雰囲気など劣悪な使用環境
の下で動作させる必要がある場合でも良好に発振させる
ことができる。
また、LEDとして構成した場合には、安定した発光効
率が得られ、センサの光源として使用する場合、動作の
信転性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第7図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける半導体レーザの要部切断正面図、第8図は
従来例を説明する為の工程要所に於ける半導体レーザの
要部切断正面図をそれぞれ表している。 図に於いて、1はp+型1nP基板、2はp型InPク
ラッド層、3はp−型1nGaAsP活性層、4はn型
1nPクラッド層、5は5to2膜、6は5i02膜、
7はn型InP電流ブo7り層、8はp型InP電流ブ
ロック層、9はn型InP電流ブロック層、10はn+
型InP平坦化層、11はn+梨型1nGaAsP極コ
ンタクト層をそれぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一導電型半導体基板上に一導電型クラッド層、活性層、
    反対導電型クラッド層を順に成長させる工程と、 次いで、ストライプ状のマスク膜を形成し前記反対導電
    型クラッド層の表面から前記一導電型クラッド層に達す
    る選択的エッチングを行ってストライプ状のメサ部分を
    形成する工程と、 次いで、該メサ部分の側面を覆うマスク膜を形成する工
    程と、 次いで、前記メサ部分の表面及び側面を覆うマスク膜を
    残した状態で前記一導電型クラッド層及び一導電型半導
    体基板の一部を更にエッチングして前記メサ部分を高く
    する工程と、 次いで、前記マスク膜を全て残した状態でpn接合面が
    前記メサ部分の一導電型クラッド層に於ける厚さの間に
    存在するよう電流ブロック層を成長させる工程と、 次いで、前記マスク膜を全て除去してから反対導電型平
    坦化層を成長させる工程と が含まれてなることを特徴とする半導体発光装置の製造
    方法。
JP31961888A 1988-12-20 1988-12-20 半導体発光装置の製造方法 Pending JPH02165685A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04239792A (ja) * 1991-01-22 1992-08-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04239792A (ja) * 1991-01-22 1992-08-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ

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