JPH0311688A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

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） この発明は、高出力動作し、低閾値発振し、かつ高速度
変調可能な半導体レーザを製造する方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来、この種の半導体レーザの製造方法としては、上記
第１．第２文献に開示されるものがあり、それを次に第
２図を用いて説明する。

第１文献：昭和６０年春第３２回応用物理学関係連合講
演会予稿集１２６頁２９Ｐ Ｂ−６ 第２文献：昭和６０年秋第４６回応用物理学会学術講演
会予稿集２０６頁２Ｐ−Ｎ １ まず第２図（ａｌに示すように、ｎ−ＩｎＰ基板ｌ上に
ｎ−ＩｎＰｎ型クラッド層２　ＧａＩｎＡｓＰ活性層３
．　　Ｉ）ＩｎＰクラッド層４を成長させる。次に通常
のフォトリソ・化学エツチング手法を用いて、第２図（
ｂ）に示すようにＳｉｎ、膜５をエツチングマスクとし
て前記成長層をエツチングし、（０１１）方向に幅稠、
ユ１〜２　ｔｔｍのメサストライプ部６を形成する。次
に２回目の結晶成長で第２図（Ｃ）に示すように、メサ
ストライプ部６０両側にｐ−１ｎＰ電流ブロック層７お
よびｎ−１ｎＰ電流ブロック層８を形成する。

さらに５ｉ０２膜５を取り除いた後、３回目の結晶成長
で第２図Ｆｄｌに示すようにｐ−１ｎＰ第２クラッド層
９およびｐ−ＧａｒｎＡｓＰキャップ層１０を成長させ
、半導体レーザの基本構造を完成させる。その後は、基
板１惠面側とキャップ層１０側に電極を形成した後、幅
１ｌＩｏ＝２５０〜３５０ｐｍ、共振器長Ｌ＝　２５０
〜３５０ｐｍ　（Ｗｏ、　　Ｌは第２図（ｂ）に示す）
の大きさに襞間することにより各レーザ素子を完成させ
る。この素子に適当なバイアスをかけ動作さ・せると、
第２図（ｄ）に示す×印部分が逆バイアスになり、電流
は活性層３部分に効果的に流れ、低閾値発振、高出力動
作が可能となる。この素子が上記第１文献に開示される
。

高速変調特性を改善するには、素子の容量を減らすこと
が効果的である。しかし、上記素子構造では電流ブロッ
ク層８，９が逆バイアスになり、そこでできる空乏層の
広がりによる大きな容量が存在する。そこで、通常第２
図ｔｅｌに示す製造法（第２文献に開示される）が第２
図ｆｄ）に示す基本構造製造後とられている。すなわち
、活性層３を含むメサストライプ部６の両側に間隔１’
＋２が２０〜３０ａｍとなるように２木の溝１１　（基
板１に達する深さを有し、幅は一般に１０〜２０ｐｍ）
を形成する。その後、溝部を含むキャップ層１０側の全
面にＳｉＯ□膜１２膜形２し、活性層３の上部にて電極
コンタクト用のストライプ状の窓１３を開けた後、電極
１４を形成する。この方法によれば、電流ブロック層８
．９の逆バイアス部分く×印部分）は２本の溝１１の内
側の幅Ｗ２の部分だけとなり、その逆バイアス部分の面
積が約１７１０となるため、容量も約１７１０となる。

したがって、高速変調が可能な素子となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、以上のような従来の製造方法では、半導
体レーザの基本構造を形成した後、２本の溝１１を掘る
ため、製造工程が多くなり、また電極形成などに困難な
工程が増える問題点がある。

しかも、逆バイアスとなる部分は、減っても必ず存在す
るため、より小さな容量にして、より高速変調動作させ
ることが困難である。さらに、基板１としてｎ型基板を
用いるため、キャップ層１０部分の導電型はｐ型になり
、ｐ型の層は本構造のように面積の狭い窓構造の電極を
形成する際、オーミックコンタクト形成が困難であり、
素子のシリーズ抵抗が高くなりやすい。このため、電流
を多く流した場合、発熱量が多くなり、高出力特性を損
うという問題点もある。

この発明は、以上述べた問題点すなわち、■製造工程が
多く、かつ複雑である、■素子容量をより小さくできな
い、■オーミックコンタクトが形成しにくく、シリーズ
抵抗が高くなるため高出力特性を得ることができない、
という問題点を除去し、容易に高性能の半導体レーザを
得ることができる半導体レーザの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明では、ｎ型基板を用いる。また、そのｎ型基板
上にｐ型りラソＩ’１ｍ、活性層、ｎ型クラッド層、ｎ
型キャップ層を順次形成し、その形成層をストライプ状
にエツチングした後、その残存ストライプ部の両側に電
流プロ・ツク層として半絶縁性層を形成する。しかも、
この半絶縁性層を半絶縁性ドーパントを含む化合物半導
体で形成する際、同時にｎ型ドーパントを化合物半導体
にドーピングする。

（作　用） ｎ型基板を用いれば、活性層上部のキャップ層として、
その上の電極との間にオーミックコンタクトが形成しや
すいｎ型キャップ層を形成できる。

また、電流ブロック層として半絶縁性層を形成すれば、
電流ブロック層部分での逆バイアス部分による素子容量
がなくなるから、２本の溝形成やストライプ状コンタク
ト窓の形成など複雑で工程を多くする工程を省略して素
子容量を極く小さくできる。

また、この半絶縁性層を半絶縁性ドーパントを含む化合
物半導体、例えばＦｅ　−１ｎＰ層で形成′する際、ｎ
型基板を用いた場合は該基板からｐ型不純物がＦｅ−１
ｎＰ層に固相拡散してくる場合がある。

すると、ＩｎＰ層のバンクグラウンドの導電型（アンド
ープ状態の導電型）が低濃度のｎ型からｐ型に反転して
しまうので、半絶縁性ドーパントであるＦｅをドーピン
グしても半絶縁性が得られない。

これに対して、上記この発明によれば、半絶縁性１゛−
パントのＦｅとともにｎ型ドーパント例えばＳｅまたは
Ｓを化合物半導体（ＩｎＰ層）にドーピングしているの
で、基板からのｐ型不純物の固相拡散があってもＩｎＰ
層のバンクグラウンドの導電型は低濃度のｎ型に保たれ
、Ｐｅのドーピングにより安定して高比抵抗を有する半
絶縁性層が形成される。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

この一実施例は通常のファブリペロ−型についてである
が、活性層部分に回折格子を含む分布帰還型レーザにも
この発明は応用できる。

まず第１図（ａｌに示すように、ｐ−ＴｎＰ基板２１上
にｐ−１ｎＰクラツドＪｉｌ　２２　、　ＧａＴｎＡｓ
Ｐ活性層２３ｎ−ＩｎＰクラッド層２４およびｎ−Ｇａ
ＩｎＡｓＰキャップ層２５を順次成長させる。

次に、キャップＪｉ２５上に第１図（ｂｌに示すように
ＳｉＯ□膜パターン２６を形成して、このＳｉＯ□膜パ
ターン２６をエツチングマスクとして活性層幅切。

が１〜’ｌ　ｐｒｎとなるように前記成長層をエツチン
グすることにより、残存前記成長層からなるメサ型スト
ライプ＠２７を形成する。

次に、前記ＳｉＯ□膜パターン２６をマスクとして前記
メサ型ストライプ部２７０両側に第１図（Ｃ１に示すよ
うに半絶縁性の層２８をほぼ同じ高さまで選択的に成長
させ、メサ型ストライプ部２７が半絶縁性層２８で埋め
込まれた状態とする。ここで、半絶縁性層２８の形成は
、一般に不純物として深単位をもつ遷移金属をドープし
て化合物半導体を成長させることで行えることが知られ
ており、この例では有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ　
ｏｒｇａｎｉｃＶａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘ
ｙ　：　ＭＯＶＰＥ）を用いて不純物としてＦｅを導入
してＩｎＰ層を成長させることにより、高抵抗の半絶縁
性層２８を得ている。この場合、ＩｎＰ層のバンクグラ
ウンドの導電型はｎ型で不純物濃度が低いものが必要で
ある。不純物濃度は例えばＩＸＩＯ１６ｃｍ−’以下で
ある。つまり、この不純物濃度以上のＦｅをドープする
ことで高抵抗になる。

しかしながら、前述のようにｐ型基板２１を用いた場合
、基板２Ｉにドープしであるｐ型不純物であるＺｎがＦ
ｅ　　ＩｎＰ層成長中に固相拡散してくる場合がある。

これによりＩｎＰ層のバックグラウンドの導電型はｐ型
になり、Ｆｅのドーピングでは半絶縁性が得られなくな
る。そこで、ＩｎＰ層のバンクグラウンドの導電型を低
不純物濃度のｎ型に保つために、この一実施例では、Ｐ
ｅとともにｎ型ドーパントのＳｅまたはＳをＩｎＰ層に
ドーピングするようにしている。これにより、安定して
高い比抵抗を有する半絶縁性層２８を得ている。

このような方法で半絶縁性層２８を形成し、ストライプ
部２７を埋め込んだならば、５ｉＯｚ膜パターン２６を
除去した後、第１図ｆｄ）に示すようにｎ−Ｇａ１ｎＡ
ｓＰキャップ層２５および半絶縁性層２８上にｎ側電極
２９を形成し、さらに基板２１の裏面にｐ側電極３０を
形成する。その後、所定の大きさに襞間することにより
レーザ素子が完成する。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明の方法によれば、
基板にｐ型基板を用いたため、活性層上部のキャップ層
として電極との間にオーミックコンタクトが形成しやす
いｎ型キャップ層を形成できる。そして、ｎ型キャップ
層によれば、前記のように電極との間にオーミックコン
タクトを形成できるので、素子のシリーズ抵抗を下げ、
高出力を期待できる。また、この発明の方法によれば、
電流ブロック層として半絶縁性層を形成しており、半絶
縁性層によれば、電流ブロック層部分での逆バイアス部
分による素子容量がなくなるから、２本の溝形成やスト
ライプ状コンタクト窓の形成など複雑で工程を多くする
工程を省略して素子容量を極く小さくでき、高速変調可
能なレーザ素子とすることができる。しかも、この発明
の方法では、前記電流ブロック層としての半絶縁性層を
形成する際、半絶縁性ドーパントとともにｎ型ドーパン
トを導入して化合物半導体を成長させているので、ｐ型
基板からのｐ型不純物の同相拡散があっても、安定して
高い比抵抗の半絶縁性層を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体レーザの製造方法の一実施例
を示す工程断面図、第２図は従来の半導体レーザの製造
方法を示す工程断面図である。 ２１・・・ｐ−１ｎＰ基板、２２・・・ｐ　−ＩｎＰｎ
ワク５フ、２３−ＧａＩｎＡ５Ｐ活性層、２４−　ｎ−
ＩｎＰｎワク５フ、２５・・・ｎ−ＧａＩｎＡｓＰキャ
ップ層、２７・・・メサ型ストライプ部、２８・・・半
絶縁性層。 （Ｃ） 口可丁 特開平３ １１６８８（５） 従来の製造方法

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｐ型基板上にｐ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層
   、ｎ型キャップ層を順次形成する工程と、その形成層を
   ストライプ状にエッチングする工程と、 その残存ストライプ部の両側に半絶縁性ドーパントとと
   もにｎ型ドーパントを含む化合物半導体を成長させ、電
   流ブロック層としての半絶縁性層を形成する工程とを具
   備してなる半導体レーザの製造方法。