JPH02199891A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH02199891A JPH02199891A JP1913589A JP1913589A JPH02199891A JP H02199891 A JPH02199891 A JP H02199891A JP 1913589 A JP1913589 A JP 1913589A JP 1913589 A JP1913589 A JP 1913589A JP H02199891 A JPH02199891 A JP H02199891A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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〕
本発明は光通信等に用いられる半導体レーザに関する。
光ファイバ道信用光源として広く用いられている波長1
.3なしい1.55ミクロンのInGaAsP/In?
半導体レーザ(LD)の構造としては、屈折率導波型が
よく用いられている。特に、InGaAsP/InPダ
ブルへテロ構造を成長した後、メサストライプを形成し
、5i02などを選択マスクとして用いて電流ブロック
層を埋め込み成長する埋め込みへテロ構造(BH)が一
般的である。BH−LDでは電流が効率よく活性層内に
注入されやすく、また基本モード特性にすぐれるといっ
た特徴がある。メサストライプ両側の電流ブロック層に
はp型およびn型りn?層を用いてサイリスタ構造を形
成し、ブレークダウン電圧以下に保って漏れ電流を防ぐ
方法が一般的である。しかし、その漏れ電流も全くは無
視できないこと、またpn接合界面に容量が存在し、高
速変調時に変調効率が低下することなどから高抵抗In
P層を電流ブロック層として用いることが考え出された
。高抵抗層なら漏れ電流は非常に小さいし、素子容量も
大幅に低減することができる。
.3なしい1.55ミクロンのInGaAsP/In?
半導体レーザ(LD)の構造としては、屈折率導波型が
よく用いられている。特に、InGaAsP/InPダ
ブルへテロ構造を成長した後、メサストライプを形成し
、5i02などを選択マスクとして用いて電流ブロック
層を埋め込み成長する埋め込みへテロ構造(BH)が一
般的である。BH−LDでは電流が効率よく活性層内に
注入されやすく、また基本モード特性にすぐれるといっ
た特徴がある。メサストライプ両側の電流ブロック層に
はp型およびn型りn?層を用いてサイリスタ構造を形
成し、ブレークダウン電圧以下に保って漏れ電流を防ぐ
方法が一般的である。しかし、その漏れ電流も全くは無
視できないこと、またpn接合界面に容量が存在し、高
速変調時に変調効率が低下することなどから高抵抗In
P層を電流ブロック層として用いることが考え出された
。高抵抗層なら漏れ電流は非常に小さいし、素子容量も
大幅に低減することができる。
高抵抗層を得る手段としては、Feをドーピングするこ
とが一般的である。結晶成長方法としては液相エピタキ
シャル成長法(LPE) 、有機金属気相成長法(MO
VPE) 、気相成長法(VPE)が実際に用いられて
いる。各成長法ともそれぞれ長所はあるが、MOVPE
法は大面積均一成長や膜厚の微細な制御が可能であり、
活性層厚の薄いBH−LDや量子井戸構造LDの作製な
どに適している。
とが一般的である。結晶成長方法としては液相エピタキ
シャル成長法(LPE) 、有機金属気相成長法(MO
VPE) 、気相成長法(VPE)が実際に用いられて
いる。各成長法ともそれぞれ長所はあるが、MOVPE
法は大面積均一成長や膜厚の微細な制御が可能であり、
活性層厚の薄いBH−LDや量子井戸構造LDの作製な
どに適している。
高抵抗InP層を電流ブロック層として用いたBH−L
Dの従来例を第3図に示す、第3図(a)は(001)
方位のn型1nP基板1上にInGaAsP活性層2、
p型1oPクラッド層3およびp型rnGa^sPキャ
ップ層5をまず成長し、(111)A面が出るように逆
メサ状にエツチングしてメサストライプを形成した後、
高抵抗1nP埋め込み層11をメサストライプの両側に
埋め込み成長し、最後にp側電極2・1およびn側電極
22を形成してBH−LDとする。第1図(b)の方は
(110)面が出るように垂直にメサエッチングを行な
っている。また、3回目の成長として第2のp型InP
クラッド層4とp型InGaAsPキャップ層5を全面
に成長している。
Dの従来例を第3図に示す、第3図(a)は(001)
方位のn型1nP基板1上にInGaAsP活性層2、
p型1oPクラッド層3およびp型rnGa^sPキャ
ップ層5をまず成長し、(111)A面が出るように逆
メサ状にエツチングしてメサストライプを形成した後、
高抵抗1nP埋め込み層11をメサストライプの両側に
埋め込み成長し、最後にp側電極2・1およびn側電極
22を形成してBH−LDとする。第1図(b)の方は
(110)面が出るように垂直にメサエッチングを行な
っている。また、3回目の成長として第2のp型InP
クラッド層4とp型InGaAsPキャップ層5を全面
に成長している。
MOVPE法で埋め込み成長を良好に行なうためにはメ
サストライプの形状に制約が出てくる。
サストライプの形状に制約が出てくる。
第3図(a)のような逆メサは一般にメサの高さが1ミ
クロン以下でないと平坦に埋め込めず、メサ側面に沿っ
て多結晶が盛りあがるように成長しやすい、メサ高さが
1ミクロンでは光のフィールドの一部が半導体からはみ
出してしまい、特性の悪化を招く、また高抵抗1nP埋
め込み層11も厚さ1ミクロン程度では耐圧、容量とも
充分な値が取れない懸念が生じる。
クロン以下でないと平坦に埋め込めず、メサ側面に沿っ
て多結晶が盛りあがるように成長しやすい、メサ高さが
1ミクロンでは光のフィールドの一部が半導体からはみ
出してしまい、特性の悪化を招く、また高抵抗1nP埋
め込み層11も厚さ1ミクロン程度では耐圧、容量とも
充分な値が取れない懸念が生じる。
第3図(b)の垂直メサでもメサ高さが高いと良好に埋
め込みにくく、また素子抵抗が高くなってしまう、第3
図(b)のように第2のp型1nPクラッド層4を全面
に成長すれば素子抵抗の問題は解決するが、高抵抗層に
Feを利用した場合、Feは注入される電子のみをトラ
ップし、ホールはトラップしないので第2のp型InP
クラッド層4から大及の漏れ電流が高抵抗1nP埋め込
み層11に流れてしまう。
め込みにくく、また素子抵抗が高くなってしまう、第3
図(b)のように第2のp型1nPクラッド層4を全面
に成長すれば素子抵抗の問題は解決するが、高抵抗層に
Feを利用した場合、Feは注入される電子のみをトラ
ップし、ホールはトラップしないので第2のp型InP
クラッド層4から大及の漏れ電流が高抵抗1nP埋め込
み層11に流れてしまう。
本発明の目的は上述の問題点を解決し、量産性にすぐれ
たMOVPEにより容易に作製でき、かつ均一性、再現
性にすぐれたBH−LDを提供することにある。
たMOVPEにより容易に作製でき、かつ均一性、再現
性にすぐれたBH−LDを提供することにある。
本発明の半導体レーザの製造方法は、第1導電型半導体
基板上に、少なくとも活性層および活性層よりもバンド
ギャップの大きい第2導電型半導体クラッド層を成長し
て積層構造を形成する工程と、前記積層構造を前記活性
層下の第1導電型半導体までメサエッチングしてメサス
トライプを形成する工程と、メサ上部を除く領域〈メサ
ストライプの両側)に高抵抗半導体層を埋め込み成長す
る工程と、全面に第2導電型半導体層を成長する工程と
、前記高抵抗半導体層までメサエッチングして前記メサ
ストライプと中心線がほぼ一致するように新たにメサス
トライプを形成する工程と、メサ上部を除く領域(メサ
ストライプの両側)に新たに高抵抗半導体層を埋め込み
成長する工程とを少くとも含むことを特徴とする半導体
レーザの製造方法である。
基板上に、少なくとも活性層および活性層よりもバンド
ギャップの大きい第2導電型半導体クラッド層を成長し
て積層構造を形成する工程と、前記積層構造を前記活性
層下の第1導電型半導体までメサエッチングしてメサス
トライプを形成する工程と、メサ上部を除く領域〈メサ
ストライプの両側)に高抵抗半導体層を埋め込み成長す
る工程と、全面に第2導電型半導体層を成長する工程と
、前記高抵抗半導体層までメサエッチングして前記メサ
ストライプと中心線がほぼ一致するように新たにメサス
トライプを形成する工程と、メサ上部を除く領域(メサ
ストライプの両側)に新たに高抵抗半導体層を埋め込み
成長する工程とを少くとも含むことを特徴とする半導体
レーザの製造方法である。
本発明では高抵抗1nP埋め込み層を2回に分けて成長
するので耐圧、容量とも充分な値が取れる。また、メサ
高さもそれほど深くなくてすむので埋め込みも良好に再
現性よく行なえ、活性層幅の制御も容易である。さらに
、p型1oPクラッド層の幅が上の方(電極に近い部分
)で広くできるので素子抵抗も高くならない、p型In
P層と高抵抗層とが触れる面積が大きくないのでホール
電流も大きくならない。
するので耐圧、容量とも充分な値が取れる。また、メサ
高さもそれほど深くなくてすむので埋め込みも良好に再
現性よく行なえ、活性層幅の制御も容易である。さらに
、p型1oPクラッド層の幅が上の方(電極に近い部分
)で広くできるので素子抵抗も高くならない、p型In
P層と高抵抗層とが触れる面積が大きくないのでホール
電流も大きくならない。
以下、本発明を用いて実際にBH−LDを作製した結果
について述べる。
について述べる。
第1図は作製したBH−LDの断面図、第2図はその作
製工程を示す図である。結晶成長はすべてMOVEP法
を用いて行なった。まず、(001)n型1nP基板1
に第1回目の成長として、ノンドープInGaAsP活
性層2(λ、=1.55ミクロン、厚さ0.10ミクロ
ン)とInドープp型IoPクラッド層3(キャリア濃
度p≧7 X 1017am−’厚さ0゜5ミクロン)
を成長して積層構造を形成した。次に<110>方向に
幅2ミクロン、間隔300ミクロンの5i02ストライ
プ31を形成し、塩酸系エツチング液により積層構造を
深さ約1ミクロンに垂直エツチングし、メサストライプ
を形成した。そして前記の5i02ストライブを選択マ
スクとしてFeドープ高抵抗1nP埋め込み層11をメ
サストライプの両側に埋め込み成長したく第2図(a)
)、表面はほぼ完全に平坦化された0次にSiO□スト
ライプ31をはく離し、第3回目の成長としてZnドー
プの第2のp型InPクラッド層4(キャリア濃度p%
I X 1018cm−’、厚さ1ミクロン) 、l
rrドープp型1nGaAsPキー’t”yブ層5(λ
、=1jミクロン、キャリア濃度p〜1×1019c+
a−’、厚さ0.3ミクロン)を全面に成長した(第2
図(b))。さらに、SiO□ストライプ31を幅5ミ
クロンで中央が第1のメサと一致するように形成し、塩
酸系エツチング液で垂直エツチングを再度行なった(第
2図(C))。エツチング深さは約1.5ミクロンで、
前記高抵抗1nP埋め込み層11の一部にまでおよんで
いる。そして再びFeドープ高抵抗1nP埋め込みJi
12を埋め込み成長し、表面を平坦化した。S i02
ストライプ31をはく離しく第2図(d)) 、後は両
面に電極21.22をそれぞれ形成し、へき開により共
振器長300ミクロンのLDとした(第1図)。
製工程を示す図である。結晶成長はすべてMOVEP法
を用いて行なった。まず、(001)n型1nP基板1
に第1回目の成長として、ノンドープInGaAsP活
性層2(λ、=1.55ミクロン、厚さ0.10ミクロ
ン)とInドープp型IoPクラッド層3(キャリア濃
度p≧7 X 1017am−’厚さ0゜5ミクロン)
を成長して積層構造を形成した。次に<110>方向に
幅2ミクロン、間隔300ミクロンの5i02ストライ
プ31を形成し、塩酸系エツチング液により積層構造を
深さ約1ミクロンに垂直エツチングし、メサストライプ
を形成した。そして前記の5i02ストライブを選択マ
スクとしてFeドープ高抵抗1nP埋め込み層11をメ
サストライプの両側に埋め込み成長したく第2図(a)
)、表面はほぼ完全に平坦化された0次にSiO□スト
ライプ31をはく離し、第3回目の成長としてZnドー
プの第2のp型InPクラッド層4(キャリア濃度p%
I X 1018cm−’、厚さ1ミクロン) 、l
rrドープp型1nGaAsPキー’t”yブ層5(λ
、=1jミクロン、キャリア濃度p〜1×1019c+
a−’、厚さ0.3ミクロン)を全面に成長した(第2
図(b))。さらに、SiO□ストライプ31を幅5ミ
クロンで中央が第1のメサと一致するように形成し、塩
酸系エツチング液で垂直エツチングを再度行なった(第
2図(C))。エツチング深さは約1.5ミクロンで、
前記高抵抗1nP埋め込み層11の一部にまでおよんで
いる。そして再びFeドープ高抵抗1nP埋め込みJi
12を埋め込み成長し、表面を平坦化した。S i02
ストライプ31をはく離しく第2図(d)) 、後は両
面に電極21.22をそれぞれ形成し、へき開により共
振器長300ミクロンのLDとした(第1図)。
なお、Feのトラップ濃度は約3 X 10 ”cm−
’であった。
’であった。
作製したBH−LDはp側を下にして(p−side
down)Stヒートシクに融着して特性を評価しな
。25℃でのしきい値電流は30個のBH−LDの平均
で15.1mAであり、効率は平均0.19W/A、最
大0.23W/Aであった。また最大出力は40mWが
得られた。これらの静特性は従来のBH−LDと比べて
同等以上であり高抵抗埋め込み層を流れるリーク電流が
少ないことを示している。また素子間の特性のばらつき
も小さく、これは本発明の作製方法ではメサ高さが1〜
1.5ミクロンであるためメサ幅の制御がしやすく、ま
た再現性よく平坦に埋め込み成長できるためである。ま
た高抵抗埋め込み層の膜厚がトータル2.3ミクロンと
充分に厚いため、電流狭窄が充分行なわれ、素子容量も
6pFと低かった。また、p −1nPクラッド層の幅
が狭い部分が活性層の直上0.5ミクロンしかなく、そ
の上部は幅5ミクロンと広いため、素子抵抗も5オーム
と低かった。変調特性も良好で、8mW出力時の3dB
ダウン帯域周波数は12GH2であった。
down)Stヒートシクに融着して特性を評価しな
。25℃でのしきい値電流は30個のBH−LDの平均
で15.1mAであり、効率は平均0.19W/A、最
大0.23W/Aであった。また最大出力は40mWが
得られた。これらの静特性は従来のBH−LDと比べて
同等以上であり高抵抗埋め込み層を流れるリーク電流が
少ないことを示している。また素子間の特性のばらつき
も小さく、これは本発明の作製方法ではメサ高さが1〜
1.5ミクロンであるためメサ幅の制御がしやすく、ま
た再現性よく平坦に埋め込み成長できるためである。ま
た高抵抗埋め込み層の膜厚がトータル2.3ミクロンと
充分に厚いため、電流狭窄が充分行なわれ、素子容量も
6pFと低かった。また、p −1nPクラッド層の幅
が狭い部分が活性層の直上0.5ミクロンしかなく、そ
の上部は幅5ミクロンと広いため、素子抵抗も5オーム
と低かった。変調特性も良好で、8mW出力時の3dB
ダウン帯域周波数は12GH2であった。
本実施例は一つの例であり、層構造、メサ形状、エツチ
ング液などは異なるものでもさしつかえない、また他の
材料系、例えばGIIA!1bIGaAs系材料を用い
た半導体レーザにも適用することが可能である。
ング液などは異なるものでもさしつかえない、また他の
材料系、例えばGIIA!1bIGaAs系材料を用い
た半導体レーザにも適用することが可能である。
以上述べてきたように、本発明によってMOVPE法を
用いた高抵抗埋め込みLDが充分厚い埋め込み層厚と充
分狭い活性層幅を有し、かつ素子抵抗も高くならず、再
現性よく作製できる。なお、本発明では成長回数が4回
となるが、MOVPE成長はLPE成長と違って成長回
数の場加による製作工数の増大はそれほど問題にはなら
ない。
用いた高抵抗埋め込みLDが充分厚い埋め込み層厚と充
分狭い活性層幅を有し、かつ素子抵抗も高くならず、再
現性よく作製できる。なお、本発明では成長回数が4回
となるが、MOVPE成長はLPE成長と違って成長回
数の場加による製作工数の増大はそれほど問題にはなら
ない。
第1図は本発明による半導体レーザの構造を表わす断面
図、2図は本発明による半導体レーザの製造方法を表わ
す工程図、第3図は従来例を表わす半導体レーザの断面
図である。 1−・−n型1n?基板、2−InGaAsP活性層、
3・・・p型1nPクラッド層、4・・・第2のp型I
nPクラッド層、5・・・p型1oGaAsPキャップ
層、11・・・高抵抗1nP埋め込み層、12・・・高
抵抗1nP埋め込み層(2) 、 21・・・p側電極
、22・・・n側電極、31・・・5i02ストライブ
。 代理人 弁理士 内 原 晋 り1因
図、2図は本発明による半導体レーザの製造方法を表わ
す工程図、第3図は従来例を表わす半導体レーザの断面
図である。 1−・−n型1n?基板、2−InGaAsP活性層、
3・・・p型1nPクラッド層、4・・・第2のp型I
nPクラッド層、5・・・p型1oGaAsPキャップ
層、11・・・高抵抗1nP埋め込み層、12・・・高
抵抗1nP埋め込み層(2) 、 21・・・p側電極
、22・・・n側電極、31・・・5i02ストライブ
。 代理人 弁理士 内 原 晋 り1因
Claims (1)
- 第1導電型半導体基板上に、少なくとも活性層および
活性層よりもバンドギャップの大きい第2導電型半導体
クラッド層を成長して積層構造を形成する工程と、前記
積層構造を前記活性層下の第1導電型半導体までメサエ
ッチングしてメサストライプを形成した後、メサ上部を
除く領域(メサストライプの両側)に高抵抗半導体層を
埋め込み成長する工程と、全面に第2導電型半導体層を
成長する工程と、前記高抵抗半導体層までメサエッチン
グして前記メサストライプと中心線がほぼ一致するよう
に新たにメサストライプを形成した後、メサ上部を除く
領域(メサストライプの両側)に新たに高抵抗半導体層
を埋め込み成長する工程とを少くとも含むことを特徴と
する半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1913589A JPH02199891A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1913589A JPH02199891A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02199891A true JPH02199891A (ja) | 1990-08-08 |
Family
ID=11991018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1913589A Pending JPH02199891A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02199891A (ja) |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1913589A patent/JPH02199891A/ja active Pending
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