JPH02288288A - 埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法 - Google Patents

埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法

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JPH02288288A
JPH02288288A JP2089263A JP8926390A JPH02288288A JP H02288288 A JPH02288288 A JP H02288288A JP 2089263 A JP2089263 A JP 2089263A JP 8926390 A JP8926390 A JP 8926390A JP H02288288 A JPH02288288 A JP H02288288A
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laser diode
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buried heterostructure
heterostructure laser
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Sang Bae Kim
キム　サン―ベー
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Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
KT Corp
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KOREA TELECOMMUN AUTHORITY
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
KT Corp
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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】 ［産業上の利用分野１ この発明は埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造
方法に関するものである。
［従来の技術１ 光通信用の光源として一般に用いられるレーザダイオー
ドは埋め込みヘテロ構造レーザダイオードである。かか
るレーザダイオードは第１のエピタキシャル成長の間に
形成された活性領域と第２のエピタキシャル成長工程の
間に形成された電流狭窄（ブロッキング）層との間の（
ｉｌ１）Ｉｎ面であるメサ界面をもっている。レーザダ
イオードのこの界面は約６００℃の高温にさらされるの
で、界面内に結晶欠陥が形成される。
損傷した界面は非放射性の再結合中心および電流漏洩路
として作用するので、ダイオードの生産歩留まり、寿命
、安定性、レーザ発振閾値電流などの主要な性能指数が
低下する。
上述した問題を解決するために、従来、高温にさらされ
た（ｌｌｌｌｌｎ面を第２の液層エピタキシャル成長過
程中に溶は出（メルトバック）させ、その後メルトバッ
ク工程によって作られた清浄な表面の上に電流ブロッキ
ング層を成長させる方法が提案された。
［発明が解決しようとする課題ｌ・ 上述した方法によれば、長い寿命および均一で低い閾値
電流の埋め込みヘテロ構造レーザダイオードをうまく作
製することができる。しかしこの方法は損傷した（１１
１）Ｉｎ面を僅かにメルトバックするのに複雑な処理条
件と特殊な補助装置を必要とし、以下の不利な点を有す
る。
発光波長域１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰレーザにおい
ては、熱によって損傷されたＩ　ｎＧａＡｓＰの表面は
大きな組成差のために第２の成長の間に自然にメルトバ
ックし、いかなる人為的なメルトバック工程も必要とし
ない。しかし、波長域１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性
層は電流ブロッキング層との間に僅かの組成の差しかな
いので、人為的なメルトバック工程が要求される。メル
トバック工程は、ΔＴが０，２℃の不飽和溶液を用い１
５秒という短時間で行われるので、溶液の組成、メルト
バック時間および温度の厳密な制御が必要であり、また
他の特殊な装置も必要である。このように、従来の方法
は不便であり面倒である。
従って本発明の目的は損傷した活性層の（１１１）Ｉｎ
面を第２の液相エピタキシャル成長中にメルトバックす
る簡単な方法を提供し、上述した問題を解決することに
ある。
【課題を解決するための手段１ 本発明を要約すれば、基板上に逆メサ構造として形成さ
れた活性層とクラッド層、電流狭窄層およびその電流狭
窄層の上に堆積された絶縁層、およびその上に形成され
た電極を含む埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製
造方法において、基板上に前記活性層およびクラッド層
を第１の液相エピタキシャル成長によって成長させた後
、前記クラッド層上にＳｉｎ、ストライプマスクを形成
するだめの第１の工程；前記ＳｉＯ２ストライプマスク
を利用し腐食剤を用いて前記クラッド層をエツチングし
て逆メサ構造を作るための第２の工程；塩酸系腐食剤を
用いて前記クラッド層を選択的にエツチングして前記活
性層を突出させるための第３の工程；および第２のエピ
タキシャル成長の間に前記活性層の突出部を自然にメル
トバックさせる第４の工程を有することを特徴とする。
本発明の第２の目的は、活性層に対してエツチング速度
が小さい腐食剤を用い、第２および第３の工程からなる
二つのエツチング工程のかわりに単一のエツチング工程
で逆メサ構造を形成することである。
すなわち、本発明の第２の形態は、基板上に形成された
活性層およびクラッド層の逆メサ構造。
該メサ構造の両側に形成された電流狭窄層および絶縁層
、および前記メサ構造と給線層上に形成された電極を含
む埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法にお
いて、基板上に前記活性層およびクラッド層を成長させ
た後、前記クラッド層上にＳｉＯ２ストライプマスクを
形成する第１の工程；前記活性層および前記クラッド層
をエツチングして逆メサ構造を作る時に前記クラッド層
のエツチング速度が前記活性層のエツチング速度より速
い腐食剤を用いて前記活性層を突出させる第２の工程；
および前記電流狭窄層を成長させるための第２のエピタ
キシャル成長の間に前記活性層の突出部を自然にメルト
バックする第３の工程を有することを特徴とする。
本発明の他の形態は、実施例についての以下の記述を図
面と関連させて読むことによって容易に理解されるであ
ろう。
［実施例］ 第１図は逆メサＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ埋め込みヘテロ
構造レーザダイオードの断面図である。第１図において
、ｌは電極を、２は絶縁層を、３はｎ−１ｎＰ層を、４
はクラッド層を、５は（１１１）Ｉｎ面を、６はＩｎＰ
電流ブロッキング層を、７はＩｎＧａＡｓＰ活性層を示
す。
第２Ａ、　２Ｂ、　２Ｃおよび２Ｄ図は、高温にさらさ
れたために欠陥を有する活性層表面が、人為的な工程な
しで、電流ブロッキング層６を成長させるための第２の
液相エピタキシャル成長工程中に自然にメルトバックす
るように活性層が突出している逆メサを利用して信頼性
の高い埋め込みヘテロ構造レーザダイオードを作製する
ための各工程を示す。第２Ａ図は、その上にＳｉＯ□エ
ツチングマスクがフォトリソグラフ処理によってバター
ニングされているダブルヘテロ構造ウェハを示す。第２
Ｂ図は逆メサを形成するための工程を示す。第２Ｃ図は
部分的なエツチングのために部分的に突出した逆メサを
形成するための工程を示す。第２Ｄ図は活性層の損傷さ
れた突出部が第２の液相エピタキシャル成長中に人為的
な操作なしに自然にメルトバックして除去された逆メサ
構造を示す。
第２Ａ図において、４はｐ−ＩｎＰクラッド層を、７は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層を、８はＳｉＯ２ストライプマス
クを、９はｎ′″−ＩｎＰバッファ層／ｎ”−１ｎＰ基
板を示す。
第２Ａ図に示す第１工程において、ｎ”−１ｎＰバッフ
ァ層／ｎ’−１ｎＰ基板９、ＩｎＧａＡｓＰ活性層７お
よびｐ−ＩｎＰクラッド層４からなるダブルヘテロ構造
が第１の液相エピタキシャル成長によって作られ、その
後その上にＳｉＯ２ストライプマスク８が形成される。
第２Ｂ図に示す第２工程において、Ｂｒ−メタノール溶
液を用いて５１０２ストライブマスク８によって保護さ
れていない部分をエツチングすることによって逆メサが
作られる。
第２Ｃ図に示す第３工程において、塩酸のようなＩｎＰ
層（ｐ−ＩｎＰクラッド層４．ｎ−ＩｎＰバッファ層９
）のみを選択的にエツチングする腐食剤を用い、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層７がエツチングされずに残っている突出
した逆メサが作られる。
第４の工程において、電流ブロッキング層３および６を
成長させるための第２の液相エピタキシャル成長が続い
て行われる。第２の液相エピタキシャル成長の間第３工
程で形成された突出部と接触している溶液との平衡を維
持するためには、突出部に対しては平面部の場合より過
飽和な溶液が必要なので、突出部（第２Ｄ図に点線で示
す）のみが飽和溶液あるいは僅かに過飽和な溶液に完全
に溶ける。第２Ｄ図に示すように、高温にさらされて損
傷した活性層の表面は除かれ、そしてその後で通常の方
法によって電流ブロッキング層を形成することができる
。
上述した工程において、突出した活性層表面（第２Ｄ図
の点線部）をメルトバックするために、エピタキシャル
成長のためグラファイトボートの孔の一つをメルトバッ
クのための溶液に割当てる方法または第１の電流ブロッ
キング層（第１図のｐ−１ｎＰ層６）の成長のための溶
液を用いて突出表面のメルトバックを第１の電流ブロッ
キング層の成長と同時に行う方法のいずれをも用いるこ
とができる。
本発明の第２の実施例について以下に述べる。
この実施例は、高信頼性のレーザダイオードを作製する
ために４つの工程、すなわち基板上に活性層およびクラ
ッド層を成長させた後にクラッド層上にストライブマス
クを設ける工程、逆メサ構造を形成する工程、逆メサ構
造をエツチングしてＩｎＧａＡｓＰ活性層（７）を突出
させる工程および熱損傷した活性層表面（第２Ｄ図の点
線部）を第２のエピタキシャル成長中に自然に除去する
工程を含んでいる。
しかし、第２の実施例において、上述した第１の工程の
後で、逆メサのエツチングのためにクラッド層（第２Ｂ
図の４）および中間層（第２Ｃ図の９）に対して活性層
（第２Ｃ図の７）に対するよりエツチング速度が早い溶
液を使用すると、上述した第２の工程（第２Ｂ図）と第
３の工程（第２Ｃ図）を同時に実行することができ、４
工程を３工程に減らすことができる。
この発明は、液相エピタキシ法によって電流ブロッキン
グ層を成長させた、いかなる種類の物質から作られた埋
めこみヘテロ構造レーザにも、例えばＩｎＧａＡｓＰ活
性層Ｐ系、　　ＧａＡｊ２　Ａｓ／ＧａＡｓ系。
ＩｎＧａＡ　Ｑ　Ａｓ／　ＩｎＰ系その他のようなＩＩ
Ｉ　−Ｖ族化合物半導体、　）ＩｇｃｄＴｅ／ＣｄＴｅ
　、　ＰｂＳｎＴｅその他のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
で作られた埋め込みヘテロ構造レーザに適用することが
できる。
（発明の効果ｌ 以下に本発明の利点を述べる。
活性層７と電流ブロッキング層６との間の界面の特性は
埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの性能に大きな影
響をもっているので、また欠陥のある表面がメルトバッ
ク工程によって除去され、しかる後に電流ブロッキング
層６が殆んど完全な表面上に成長され、従って境界面上
には結晶欠陥がないので、本発明の方法に従ってメルト
バック処理された埋め込みヘテロ構造レーザダイオード
は、メルトバック処理をしないダイオードと比較すると
以下の様な多（の利点を有する。
ａ、漏洩電流および非放射性電流が減少し、かつレーザ
発振閾値電流が減少する。従ってダイオードの効率が高
い。
ｂ、生産歩留りが高い。
Ｃ１動作特性が安定で、かつ寿命が長い。
本発明によるメルトバック法は人為的なメルトバック法
と比較して以下の利点を有する。
ａ、液相エピタキシャル成長のための溶液組成を微調節
する必要がなく、また溶液の組成を正確に調整するため
のいかなる特別なグラファイトボートを設計する必要も
ない。
ｂ、メルトバックおよび同時に行われる液相エピタキシ
ャル成長の間、温度を正確に調節する必要がな（、かつ
温度が正確に調節されなくても逆メサ構造は残る。
Ｃ３第２の液相エピタキシャル成長の間、複雑な温度制
御プログラム（プログラムされた方法で時間を基礎に温
度を変える）を使う必要がない。
【図面の簡単な説明】
第１図は逆メサＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰダブルヘテロ構
造の埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの断面図、 第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図および第２Ｄ図はそれぞ
れ埋め込みヘテロ構造レーザダイオードを作製するため
の各工程を示す図である。 ｌ・・・電極、 ２・・・絶縁層、 ３・・・ｎ−１ｎＰ層、 ４・・・クラッド層、 ５−　（１１１）Ｉｎ面、 ６・・・ＩｎＰ電流ブロック層、 ７−・−１ｎＧａＡｓＰ活性層、 ８・・・５ｉｎｓストライブマスク、 ９・・・ｎ”−ＩｎＰバッファ層／ｎ”−ＩｎＰ基板。 Ｆｉｇ、　１ □９ Ｒｇ−２Ａ Ｆｉｇ、　２Ｃ Ｆｔｇ、２（）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に形成された活性層（７）およびクラッド層
    （４）の逆メサ構造、該メサ構造の両側に形成された電
    流狭窄層（３）と（６）および絶縁層（２）、および前
    記メサ構造と絶縁層上に形成された電極（１）を含む埋
    め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法において
    、 基板上に前記活性層（７）およびクラッド層（４）を第
    １の液相エピタキシャル成長によって成長させた後、前
    記クラッド層（４）上にＳｉＯ＿２ストライプマスク（
    ８）を形成する第１の工程； 前記ＳｉＯ＿２ストライプマスクを利用し腐食剤を用い
    て前記クラッド層および活性層をエッチングして逆メサ
    構造を作る第２の工程； 塩酸系腐食剤を用いて前記クラッド層（４）を選択的に
    エッチングして前記活性層（７）を突出させる第３の工
    程；および 前記電流狭窄層を成長させるための第２のエピタキシャ
    ル成長の間に前記活性層（７）の突出部を自然にメルト
    バックさせる第４の工程 を有することを特徴とする埋め込みヘテロ構造レーザダ
    イオードの製造方法。 ２）前記活性層（７）およびクラッド層（４）がＩｎＧ
    ａＡｓＰ／ＩｎＰ系、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系および
    ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ系の如きIII−Ｖ族化合物半導体
    系の一種で形成されていることを特徴とする請求項１に
    記載の埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法
    。 ３）前記活性層（７）およびクラッド層（４）がＨｇＣ
    ｄＴｅ／ＣｄＴｅ系およびＰｂＳｎＴｅ系の如きII−V
    I族化合物半導体系の一種で形成されていることを特徴
    とする請求項１に記載の埋め込みヘテロ構造レーザダイ
    オードの製造方法。 ４）前記第４の工程において、前記電流狭窄層（３）お
    よび（６）を成長させるのと同時に第１の電流狭窄層の
    成長のための溶液を使用して前記活性層（７）の突出部
    をメルトバックすることを特徴とする請求項１に記載の
    埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法。 ５）基板上に形成された活性層（７）およびクラッド層
    （４）の逆メサ構造、該メサ構造の両側に形成された電
    流狭窄層（３）と（６）および絶縁層（２）、および前
    記メサ構造と絶縁層上に形成された電極（１）を含む埋
    め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法において
    、 基板上に前記活性層（７）およびクラッド層（４）を成
    長させた後、前記クラッド層（４）上にＳｉＯ＿２スト
    ライプマスク（８）を形成する第１の工程；前記活性層
    （７）および前記クラッド層（４）をエッチングして逆
    メサ構造を作る時に前記クラッド層（４）のエッチング
    速度が前記活性層（７）のエッチング速度より速い腐食
    剤を用いて前記活性層を突出させる第２の工程；および 前記電流狭窄層を成長させるための第２のエピタキシャ
    ル成長の間に前記活性層（７）の突出部を自然にメルト
    バックする第３の工程 を有することを特徴とする埋め込みヘテロ構造レーザダ
    イオードの製造方法。 ６）前記活性層（７）およびクラッド層（４）がＩｎＧ
    ａＡｓＰ／ＩｎＰ系、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系および
    ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ系の如きIII−Ｖ族化合物半導体
    系の一種で形成されていることを特徴とする請求項５に
    記載の埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法
    。 ７）前記活性層（７）およびクラッド層（４）がＨｇＣ
    ｄＴｅ／ＣｄＴｅ系およびＰｂＳｎＴｅ系の如きII−V
    I族化合物半導体系の一種で形成されていることを特徴
    とする請求項５に記載の埋め込みヘテロ構造レーザダイ
    オードの製造方法。 ８）前記第３の工程において、前記電流狭窄層（３）お
    よび（６）を成長させるのと同時に第１の電流狭窄層の
    成長のための溶液を使用して前記活性層（７）の突出部
    をメルトバックすることを特徴とする請求項５に記載の
    埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法。
JP2089263A 1989-04-06 1990-04-05 埋め込みヘテロ構造レーザダイオードの製造方法 Pending JPH02288288A (ja)

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KR1989-4512 1989-04-06

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