JPH03120886A - Manufacture of semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、低閾値電流(以下、1thと記す)で発振し
、且つ低雑音・高出力特性を有する半導体レーザの製造
方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser that oscillates at a low threshold current (hereinafter referred to as 1th) and has low noise and high output characteristics. .
[従来の技術]
半導体レーザ(以下、LD と記す)を光情報処理装
置等の光源として使用する場合、出射光の一部が外部光
学系等によって反射され再度LDの共振器に戻ることに
より、干渉効果によってLDからの出力光の雑音成分(
以下、戻り光雑音と記す)が増大し、実用上問題となる
。この戻り光雑音を低減させる手段として縦モードを多
重発振させる方法がある。これを実現する方法として、
第7図に示すような構造のLDがある。n型GaAs基
板701上に、n型GaAsバッファ層702、n型A
lGaAs第1のクラフト層703、活性層704、p
型AlGaAs第2のクラッド層705、p型GaAs
コンタクト層706を順次積層した後、第2のクラッド
層の途中までエツチング除去してリブ状の光導波路を形
成する。次いでn−vr属化合物半導体であるZn5e
層707で埋め込み、ストライプ状の電流注入領域を形
成し、p型電極、n型電極を形成して作成される。ここ
で共振器端面近傍では、光導波路幅を、電流注入幅とほ
ぼ同程度と細くして屈折率導波構造とし、中央付近では
、光導波路幅を充分法(して利得導波構造としている。[Prior Art] When a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) is used as a light source for an optical information processing device, etc., a part of the emitted light is reflected by an external optical system and returns to the resonator of the LD. Due to the interference effect, the noise component of the output light from the LD (
(hereinafter referred to as return optical noise) increases, which poses a practical problem. As a means of reducing this return optical noise, there is a method of multiple oscillation of longitudinal modes. As a way to achieve this,
There is an LD having a structure as shown in FIG. On an n-type GaAs substrate 701, an n-type GaAs buffer layer 702 and an n-type A
lGaAs first craft layer 703, active layer 704, p
type AlGaAs second cladding layer 705, p-type GaAs
After the contact layers 706 are sequentially stacked, the second cladding layer is etched away halfway to form a rib-shaped optical waveguide. Next, Zn5e, which is an n-vr compound semiconductor
The layer 707 is buried, a striped current injection region is formed, and a p-type electrode and an n-type electrode are formed. Here, near the resonator end face, the optical waveguide width is narrowed to approximately the same width as the current injection width to form a refractive index waveguide structure, and near the center, the optical waveguide width is made narrow enough to form a gain waveguide structure. .
この構造とすることで、屈折率導波構造を反映した、安
定した基本横モード発振、低非点収差特性を得ることが
でき、同時に利得導波構造を反映した縦モードの多重化
による低雑音特性が得られる。しかし、第7図の構造で
は・コンタクト層の導電型が、第2のクラッド層と同じ
であり、リブ上全面にコンタクト層が存在していること
から、p型電極から注入されたキャリアは、光導波路幅
の広い利得導波構造の領域では、低抵抗であるコンタク
ト層内で広がり、その後活性層に注入されることから、
無効電流が大きくなりrthの増大を招く。更に、基本
横モードが不安定になり易いという問題点を有していた
。そこで利得導波領域のコンタクト層を、ストライプ状
に削り注入キャリアの拡散を抑える構造が考案されてい
る。With this structure, it is possible to obtain stable fundamental transverse mode oscillation and low astigmatism characteristics that reflect the refractive index waveguide structure, and at the same time, low noise due to longitudinal mode multiplexing that reflects the gain waveguide structure. characteristics are obtained. However, in the structure shown in FIG. 7, the conductivity type of the contact layer is the same as that of the second cladding layer, and the contact layer exists over the entire surface of the rib, so carriers injected from the p-type electrode are In the region of the gain waveguide structure where the optical waveguide width is wide, it spreads in the contact layer, which has low resistance, and is then injected into the active layer.
The reactive current increases, leading to an increase in rth. Furthermore, there is a problem in that the fundamental transverse mode tends to become unstable. Therefore, a structure has been devised in which the contact layer in the gain waveguide region is shaved into stripes to suppress the diffusion of injected carriers.
しかし、前述の従来技術では、次のような課題を有して
いた。即ち
(1)コンタクト層のGaAsと第2のクラ1.ドlの
AlGaAsの間に、大きなエツチング速度の差のある
エツチング方法がないために、工、、、チング深さを再
現性良く制御することが難しいという問題点を有してい
た。この為に、コンタクト層が残っていたり、クラッド
層を削りすぎてしまうという問題があった。However, the above-mentioned conventional technology had the following problems. That is, (1) GaAs of the contact layer and the second layer 1. Since there is no etching method with a large difference in etching speed between AlGaAs and AlGaAs, there has been a problem in that it is difficult to control the etching depth with good reproducibility. For this reason, there was a problem that the contact layer remained or the cladding layer was removed too much.
(2)コンタクト層のストライプの幅を正確に制御する
ことが難しく、その為に、Ithの値の再現性が悪いと
いう問題点を有していた。(2) It is difficult to accurately control the width of the stripes in the contact layer, which causes a problem in that the reproducibility of the Ith value is poor.
そこで本発明は、このような課題を解決するものであり
、その目的とするところは、コンタクト層での電流狭窄
を正確に再現性良(実現し、従って安定した基本横モー
ド発振、低非点収差、低雑音特性を有し、且つ低1th
発振可能なLDの製造方法を提供するところにある。The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to realize current confinement in the contact layer accurately and with good reproducibility, thus achieving stable fundamental transverse mode oscillation and low astigmatism. Has low aberration and noise characteristics, and has low 1th
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an LD that can oscillate.
[発明が解決しようとする課題]
[課題を解決するための手段]
本発明の半導体レーザの製造方法は、m−V属化合物半
導体基板上に、第1のクラッド層、活性層、第2のクラ
ッド層及びコンタクト層を積層した異種接合構造の第2
のクラッド層の途中まで除去して成るリブ状の光導波路
を有し、且っ該リブ状の光導波路側面は、n−vr属化
合物半導体で埋め込まれ、且つ少なくとも一方の共振器
端面近傍では、電流注入幅と該光導波路幅をほぼ同程度
として屈折率導波構造とし、該共振器中央付近では、該
光導波路幅を該電流注入幅より充分広くして利得導波構
造とし、該利得導波構造を有する領域の該コンタクト層
の幅が、該屈折率導波構造を有する領域の該電流注入幅
と同程度である半導体レーザの製造方法に於て、前記半
導体基板上に前記第1のクラッド層、活性層、第2のク
ラッド層及びコンタクト層を順次結晶成長する行程と、
幅の異なるマスクにより該第2のクラッド層の途中まで
エツチング除去する行程と、前記II−Ml属化合物半
化合物半導体む行程と、前記屈折率導波構造を有する領
域の電流注入幅と同程度の幅のストライプ状マスクを形
成する行程と、反応性ガスを放電室分離型のマイクロ波
励起のECRプラズマ室で活性化させ、一様な方向を持
ったイオンビームを照射することにより、前記利得導波
領域のコンタクト層をドライエツチングする行程を含む
ことを特徴としている。[Problems to be Solved by the Invention] [Means for Solving the Problems] The method for manufacturing a semiconductor laser of the present invention includes forming a first cladding layer, an active layer, a second The second layer of a heterojunction structure with a laminated cladding layer and contact layer
It has a rib-shaped optical waveguide formed by removing part of the cladding layer of the optical waveguide, and the side surface of the rib-shaped optical waveguide is embedded with an n-vr group compound semiconductor, and near at least one resonator end face, The current injection width and the optical waveguide width are approximately the same to form a refractive index waveguide structure, and near the center of the resonator, the optical waveguide width is made sufficiently wider than the current injection width to form a gain waveguide structure. In the method for manufacturing a semiconductor laser, the width of the contact layer in the region having a wave structure is approximately the same as the current injection width in the region having the refractive index waveguide structure. A step of sequentially growing crystals of a cladding layer, an active layer, a second cladding layer, and a contact layer;
A step of etching the second cladding layer halfway through using masks with different widths, a step of removing the II-Ml group compound semi-compound semiconductor, and a step of etching the second cladding layer using masks having different widths; The gain guide is achieved by forming a wide striped mask, activating a reactive gas in a microwave-excited ECR plasma chamber with a separate discharge chamber, and irradiating an ion beam with a uniform direction. The method is characterized in that it includes a step of dry etching the contact layer in the wave region.
更に、前記ストライプ状マスクの材質が、フォトレジス
ト、シリコン酸化物、シリコン窒化物、酸化アルミニウ
ムのいずれかの絶縁物であることを特徴としている。Furthermore, the material of the striped mask is an insulator such as photoresist, silicon oxide, silicon nitride, or aluminum oxide.
更に、前記反応性ガスは、少なくとも1つのハロゲン元
素を含むことを特徴としている。Furthermore, the reactive gas is characterized in that it contains at least one halogen element.
更に、前記反応性ガスの圧力は、5×1o−3Paから
1Paの範囲であることを特徴としている。Furthermore, the pressure of the reactive gas is in the range of 5×1o-3 Pa to 1 Pa.
更に、前記マイクロ波の入射出力は、1w以上lkW以
下の範囲であることを特徴としている。Furthermore, the incident power of the microwave is in a range of 1 W or more and 1 kW or less.
更に、前記イオンビームを放電室より引き出すための電
圧は、0層以上1kV以下の範囲であることを特徴とし
ている。Further, the voltage for extracting the ion beam from the discharge chamber is in a range of 0 to 1 kV.
[実施例] 第1図は、本発明の一実施例を示す断面構造図である。[Example] FIG. 1 is a cross-sectional structural diagram showing one embodiment of the present invention.
(a)は上面図、 (b)及び(C)は各々A−A−
及びB−B−に於ける断面構造図である。第2図は、本
発明のLDの製造行程図である。(a) is a top view, (b) and (C) are respectively A-A-
and BB- is a cross-sectional structure diagram. FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the LD of the present invention.
以下第2図を用いて実施例の説明をする。最初に、。型
GaAs基板(101)上に、n型GaAsバッファ層
(102)、n型AlGaAs第1のクラッド層(10
3)、AlGaAs活性層(104)、p型AlGaA
s第2のクラッド層(105)、p型GaAsコンタク
ト層(106)を順次積層する。積層には、液相成長法
、有機金属気相成長法(MOCVD法と記す)、分子線
成長法等の手段が可能である。続いて前記各層を積層し
たウェハ上に二酸化珪素等の誘電体薄膜を形成し、第2
図(c)の斜線で示すようなリブエツチング形状(10
8)に、通常のフォトリングラフイー行程によって、前
記誘電体薄膜をバターニングして、リブエツチング用マ
スク(107)とする(第2図(a))。次に、リブエ
ツチング用マスク(107)の形状に、積層ウェハを、
第2のクラッド層(105)の途中までエツチングして
リブを形成する(第2図(b))。ここで、リブ上にエ
ツチング用マスク(107)を載せたままの状態で、I
I−VI属化合物半導体であるZnS、eSel−x層
を成長する6 Zn5xSel−8層の成長にはジメ
チルジンクとジメチルセレンの付加体を原料に用いたM
OCVD法を使用した。ZnS、Se1□のSの組成X
が0.06の時、GaAsと格子整合し、高品質な結晶
層が得られる。更に、付加体を原料にすることにより、
250 ’C付近の低い基板温度で結晶成長可能である
為、熱膨張係数の違いによる残留応力が少なく、活性層
の長寿命化が達成できる。この場合、リブ外部の第2の
クラッド層上には、単結晶Z n SxS e I−x
層(109)が成長し、リブ上部のリブエツチング用マ
スク(107)上には、多結晶ZnSxSe1−x層(
110)が成長する(第2図(d))。続いて、リブ上
部の多結晶Zn5xSel−2層をN a OH水溶液
等のエツチング液を用いて選択的にエツチング除去する
。エツチング終了後のLDの上面図が第2図(e)であ
り、斜線を施した部分がエツチングされずに残った単結
晶znSxSe+−x層(109)の一部である。次い
で、p型コンタクト層(106〉をストライプ状に残し
て、エツチング除去する。まず(113)のマスクを、
第2図(g)の上面図が示す様なストライプ状に、誘電
体を用いて形成する。従って、コンタクト層は第2図(
g)の(109)に示したように、利得導波部の一部が
露出する。その後、この露出したコンタクト層を、塩素
を用いた反応性イオンビームエツチング(以下、RIB
Eと記す)によって、エツチング除去する(第2図(h
))。誘電体としては、5102あるいは813N4あ
るいはAl2O3を用いることができる。これらの誘電
体は、RIBEによるエツチング速度が極めて遅いため
、マスクとして機能する。RIBEを用いることにより
、(106)のGaAsコンタクト層と(105)のA
I GaAsクラッド層のエツチング速度が異なるため
に、その境界でエツチングストップをかけることができ
る。従って、再現性良く、箪1図(b)(C)の断面構
造を製造することが可能である。The embodiment will be explained below using FIG. 2. At first,. On a GaAs substrate (101), an n-type GaAs buffer layer (102) and an n-type AlGaAs first cladding layer (10
3), AlGaAs active layer (104), p-type AlGaA
A second cladding layer (105) and a p-type GaAs contact layer (106) are sequentially laminated. For lamination, methods such as liquid phase epitaxy, metal organic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as MOCVD), and molecular beam growth are possible. Subsequently, a dielectric thin film such as silicon dioxide is formed on the wafer on which each of the above-mentioned layers has been laminated, and a second
The rib etching shape (10
In 8), the dielectric thin film is patterned by a normal photolithography process to form a rib etching mask (107) (FIG. 2(a)). Next, the laminated wafer is placed in the shape of the rib etching mask (107).
The second cladding layer (105) is etched halfway to form ribs (FIG. 2(b)). Here, with the etching mask (107) still placed on the rib,
To grow the ZnS and eSel-x layers, which are I-VI compound semiconductors, the Zn5xSel-8 layer was grown using an adduct of dimethyl zinc and dimethyl selenium as raw materials.
OCVD method was used. Composition of S in ZnS, Se1□
When is 0.06, it is lattice matched with GaAs and a high quality crystal layer can be obtained. Furthermore, by using adducts as raw materials,
Since crystal growth is possible at a low substrate temperature of around 250'C, there is little residual stress due to differences in thermal expansion coefficients, and a longer life of the active layer can be achieved. In this case, on the second cladding layer outside the rib, single crystal Z n SxS e I-x
A layer (109) is grown, and a polycrystalline ZnSxSe1-x layer (
110) grows (Fig. 2(d)). Subsequently, the polycrystalline Zn5xSel-2 layer above the rib is selectively etched away using an etching solution such as an aqueous NaOH solution. FIG. 2(e) is a top view of the LD after etching, and the shaded area is a portion of the single crystal znSxSe+-x layer (109) that remained unetched. Next, the p-type contact layer (106) is removed by etching, leaving a stripe pattern.First, the mask (113) is removed by etching.
A dielectric material is used to form stripes as shown in the top view of FIG. 2(g). Therefore, the contact layer is shown in Figure 2 (
As shown in (109) of g), a part of the gain waveguide is exposed. After that, this exposed contact layer is etched by reactive ion beam etching (hereinafter referred to as RIB) using chlorine.
(denoted as E) (see Figure 2 (h)).
)). As the dielectric material, 5102, 813N4, or Al2O3 can be used. These dielectrics function as a mask because the RIBE etching rate is extremely slow. By using RIBE, the (106) GaAs contact layer and the (105) A
Since the etching rates of the IGaAs cladding layers are different, an etching stop can be applied at the boundary. Therefore, it is possible to manufacture the cross-sectional structure of the cabinet 1 shown in FIGS. 1B and 1C with good reproducibility.
さいごにp型オーミブク電極(111)とn型オーミッ
ク電極(112)を形成して、本発明のLDが製造可能
であった。Finally, a p-type ohmic electrode (111) and an n-type ohmic electrode (112) were formed, and the LD of the present invention could be manufactured.
本発明のLDでは、共振器端面近傍に於て、屈折率導波
構造であるので、安定した横モード発振、低非点収差特
性が得られる。一方、共振器中央付近では、利得導波構
造であるので、縦モードはマルチ化して、戻り光に対す
る光出力変動が極めて小さい低雑音特性が得られる。更
に、利得導波構造領域のコンタクト層幅を、屈折率導波
構造領域のリブ幅とほぼ等しくすることで、利得導波領
域内でのキャリアの広がりを、縦マルチモードが得られ
る程度に制限できることから、リブ上にコンタクト層が
全面存在する場合に比べて、Ithを低くし、且つ量子
効率の向上が実現できる。更に、p型電極の金属と第2
のクラッド層の間には、ショットキー障壁が形成される
ので、コンタクト層に接している電極以外からの洩れ電
流がほとんど存在しない。従って、高出力時まで安定し
た基本横モード発振が可能であった。Since the LD of the present invention has a refractive index waveguide structure near the resonator end face, stable transverse mode oscillation and low astigmatism characteristics can be obtained. On the other hand, near the center of the resonator, since the structure is a gain waveguide structure, the longitudinal modes are multiplied, and low noise characteristics are obtained in which fluctuations in optical output with respect to returned light are extremely small. Furthermore, by making the contact layer width of the gain waveguide structure region almost equal to the rib width of the refractive index waveguide structure region, the spread of carriers within the gain waveguide region is limited to the extent that longitudinal multimode can be obtained. Because of this, Ith can be lowered and quantum efficiency can be improved compared to the case where the contact layer is entirely present on the rib. Furthermore, the metal of the p-type electrode and the second
Since a Schottky barrier is formed between the cladding layers, there is almost no leakage current from sources other than the electrodes in contact with the contact layer. Therefore, stable fundamental transverse mode oscillation was possible even at high outputs.
次に、本発明のコンタクト層のRIBHについて図面に
基づき説明する。Next, RIBH of the contact layer of the present invention will be explained based on the drawings.
第6図は、本発明の一実施例におけるRIBE装置の概
略構成図を示す。反応性の強いハロゲン元素を含むガス
をエツチングガスとして用いるため、試料準備室(60
1)とエツチング室(602)とがゲートバルブ(60
3)により分離された構造となっており、エツチング室
(602)は常に高真空状態に保たれている。(603
)は、電子・サイクロトロン共鳴く以下、ECRと記す
)プラズマ室であり、磁場発生用円筒ドーナッツ型コイ
ル(604)で囲まれ、マイクロ波導波管(605)と
の接続部には、マイクロ波導入用石英窓がある。マイク
ロ波で電離・発生した電子は、軸対称磁場によりサイク
ロトロン運動を行いながら、ガスと衝突を繰り返す。こ
の回転周期は、磁場強度が、例えば875ガウスの時、
マイクロ波の周波数、例えば2.45GHzと一致し、
電子系は共鳴的にマイクロ波のエネルギーを吸収する。FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a RIBE apparatus in an embodiment of the present invention. Since a gas containing a highly reactive halogen element is used as an etching gas, a sample preparation room (60
1) and the etching chamber (602) are connected to the gate valve (60
3), and the etching chamber (602) is always kept in a high vacuum state. (603
) is an electron/cyclotron resonance (hereinafter referred to as ECR) plasma chamber, which is surrounded by a cylindrical donut-shaped coil (604) for generating a magnetic field, and the connection part with a microwave waveguide (605) is a plasma chamber for introducing microwaves. There is a quartz window for use. Electrons ionized and generated by microwaves repeatedly collide with gas while performing cyclotron motion due to an axisymmetric magnetic field. This rotation period is, for example, when the magnetic field strength is 875 Gauss.
Matches the microwave frequency, for example 2.45 GHz,
Electronic systems absorb microwave energy resonantly.
このため低いガス圧力でも放電が持続し、高いプラズマ
密度が得られ、反応性ガスが長寿命で使用で身る。更に
、中心部での高い電界分布により、電子・イオンが中心
部に集束するので、イオンによるプラズマ室側壁のスパ
ッター効果が小さく、高清浄なプラズマが得られる。E
CRプラズマ室(603)で発生したイオンは、メツシ
ュ状の引出し電極(606)で加速され、試料(607
)に照射される。サンプルホルダー(608)はマニピ
ユレータ(609)により、試料に入射するイオンビー
ムの方向を変えることができる。For this reason, the discharge can be sustained even at low gas pressures, high plasma density can be obtained, and the reactive gas can be used for a long time. Furthermore, the electrons and ions are focused at the center due to the high electric field distribution at the center, so that the sputtering effect of the ions on the side walls of the plasma chamber is small, and highly clean plasma can be obtained. E
Ions generated in the CR plasma chamber (603) are accelerated by a mesh-like extraction electrode (606) and are transferred to the sample (607).
) is irradiated. The sample holder (608) can change the direction of the ion beam incident on the sample using a manipulator (609).
コンタクト層をエツチングするのに、実用上有効なエツ
チング条件は以下の通りである。Practically effective etching conditions for etching the contact layer are as follows.
第3図に示すように、ガス圧力が高くなるほど、エツチ
ング速度が速くなる。しかし、あまりガス圧力が高くな
ると、放電が起こらなくなり、放電が起こった場合でも
(lpa以上)イオンシース幅と、イオンと中性粒子の
平均自由行程とがほぼ等しくなり、イオンビームに指向
性がなくなり、微細加工には適していない。ガス圧力が
低0(1x 10−3p a以下)と、エツチング速度
が遅すぎて、実用に適さない。As shown in FIG. 3, the higher the gas pressure, the faster the etching rate. However, if the gas pressure becomes too high, no discharge will occur, and even if a discharge occurs (more than lpa), the ion sheath width and the mean free path of the ions and neutral particles will be approximately equal, and the ion beam will have no directivity. It is not suitable for microfabrication. If the gas pressure is low (below 1 x 10-3 pa), the etching rate is too slow and is not suitable for practical use.
マイクロ波の入射出力は、第4図に示すように、出力が
高いほど、励起が激しくなるので、プラズマ密度が高く
なり、エツチング速度は速くなる。As shown in FIG. 4, the higher the input power of the microwave, the more intense the excitation, the higher the plasma density, and the faster the etching rate.
しかし、あまり高出力にすると、プラズマ温度が上がっ
て電極の熱変形が起こったり、基板温度も輻射熱で上が
ってしまい、温度制御が困難となる。However, if the output is too high, the plasma temperature will rise, causing thermal deformation of the electrodes, and the substrate temperature will also rise due to radiant heat, making temperature control difficult.
1W以上1kW以下の範囲に於て、良好な工、、チング
特性が得られた。Good mechanical properties were obtained in the range of 1 W to 1 kW.
引出し電圧に関しては、第5図に示すように、電圧が高
いほど、エツチング速度が速くなる。しかし、電圧が1
kVを越えると、物理的スノク・ツタリングが強くなり
、基板結晶に深い損傷を与え好ましくない。引出し電圧
をかけない場合、基板温度を200℃程度に上げれば、
ラジカル種によるエツチングが起こり、エツチングは等
方的に進行する。Regarding the extraction voltage, as shown in FIG. 5, the higher the voltage, the faster the etching rate. However, the voltage is 1
If it exceeds kV, physical Snok vine ringing becomes strong, causing deep damage to the substrate crystal, which is undesirable. If no extraction voltage is applied, if the substrate temperature is raised to about 200℃,
Etching occurs due to radical species, and the etching progresses isotropically.
本実施例に於いては、エツチングガスとして塩素ガスを
用いているが、ハロゲン元素を含むガス、例えば、BC
13、CCl2F2などでも良い。In this example, chlorine gas is used as the etching gas, but gases containing halogen elements, such as BC
13, CCl2F2, etc. may also be used.
[発明の効果]
以上述べたように本発明によれば、以下の効果が得られ
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1)低雑音型LDの利得導波路部のコンタクト層を一
部エッチング除去するのに、従来のウェットエツチング
法ではなく、RIBE法を用いた為に、第2のクラッド
層でエツチングが止まり、再現性よく電流注入幅を制御
することができる。(1) Because the RIBE method was used to partially etch away the contact layer of the gain waveguide section of the low-noise LD, instead of the conventional wet etching method, the etching stopped at the second cladding layer. The current injection width can be controlled with good reproducibility.
(2)第2のクラッド層と電極との間には、ショットキ
ーバリアが有効に形成され、それによりキャリアの広が
りを小さ(できIthを低く抑えることができる。(2) A Schottky barrier is effectively formed between the second cladding layer and the electrode, thereby reducing the spread of carriers and keeping Ith low.
(3)RIBE法の条件を限定したことにより、コンタ
クト層の幅を精密に加工することができる。(3) By limiting the conditions of the RIBE method, the width of the contact layer can be precisely processed.
(4)誘電体マスクは、RIBEによりほとんどエツチ
ングされず、これによってもコンタクト層の幅を正確に
制御することができる。(4) The dielectric mask is hardly etched by RIBE, and this also allows the width of the contact layer to be accurately controlled.
第1図(a)〜(c)は本発明のLDの一実施例を示す
構造図。
第2図(a)〜(f)は本発明のLDの一実施例を示す
製造行程図。
第3図は本発明の一実施例を示すRIBEにおけるエツ
チング速度とガス圧力の関係を示す図。
第4図は本発明の一実施例を示すRIBEにおけるエツ
チング速度とマイクロ波入射出力の関係を示す図。
第5図は本発明の一実施例を示すRTBHにおけるエツ
チング速度と引出し電圧の関係を示す図。
第6図は本発明の実施例に用いたRIBE装置の概略構
成図。
第7図(a)〜(C)は従来のLDの構造図。
(101)(701)−n型GaAs基板(102)(
702)−−−n型GaAsバッファ層
(103)(703)・・・n型AlGaAs第1のク
ラッド層
(104)(704)−−−AIGaAS活性層(10
5)(705)−−−p型AlGaAs第2のクラッド
層
(106)(706)−・−1)型GaAs=+ンタク
ト層
(107) ・・・リブエツチング用マスク(108
) ・・・リブエツチング形状(109)(707)
−・−単結晶Zn5xSe+−8層
(110)−−−多結晶Z n SxS e l−X層
(111) ・・・n型オーミック電極(112)
・・・n型オーミック電極(113) ・・・誘電
体マスク
(114) ・・・塩素イオンビーム(601)
・・・試料il@備室
(602) ・・・エツチング室
(603)
(604)
(605)
(606)
(607)
(608)
(609)
(610)
(611)
(612)
・ゲートバルブ
・電磁石
・・・マイクロ波導波管
・引出し電極
・試料
・サンプルホルダー
・・・マニピュレータ
・ガス導入部
・搬送棒
(613) ・・・排気系
以上FIGS. 1(a) to 1(c) are structural diagrams showing one embodiment of the LD of the present invention. FIGS. 2(a) to 2(f) are manufacturing process diagrams showing one embodiment of the LD of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between etching rate and gas pressure in RIBE showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between etching speed and microwave incident output in RIBE, which shows one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between etching speed and extraction voltage in RTBH according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram of the RIBE apparatus used in the embodiment of the present invention. FIGS. 7(a) to 7(C) are structural diagrams of conventional LDs. (101)(701)-n-type GaAs substrate (102)(
702) ---n-type GaAs buffer layer (103) (703)... n-type AlGaAs first cladding layer (104) (704) ---AIGaAS active layer (10
5) (705) --- p-type AlGaAs second cladding layer (106) (706) ---1) type GaAs = + contact layer (107) ... Rib etching mask (108
) ... Rib etching shape (109) (707)
---Single crystal Zn5xSe+-8 layer (110)---Polycrystalline ZnSxSel-X layer (111)...N-type ohmic electrode (112)
...N-type ohmic electrode (113) ...Dielectric mask (114) ...Chlorine ion beam (601)
...Sample IL@Preparation room (602) ...Etching room (603) (604) (605) (606) (607) (608) (609) (610) (611) (612) ・Gate valve・Electromagnet...Microwave waveguide, extraction electrode, sample, sample holder...manipulator, gas introduction part, transport rod (613)...Exhaust system and above
Claims (6)
ド層、活性層、第2のクラッド層及びコンタクト層を積
層した異種接合構造の第2のクラッド層の途中まで除去
して成るリブ状の光導波路を有し、且つ該リブ状の光導
波路側面は、II−VI属化合物半導体で埋め込まれ、且つ
少なくとも一方の共振器端面近傍では、電流注入幅と該
光導波路幅をほぼ同程度として屈折率導波構造とし、該
共振器中央付近では、該光導波路幅を該電流注入幅より
充分広くして利得導波構造とし、該利得導波構造を有す
る領域の該コンタクト層の幅が、該屈折率導波構造を有
する領域の該電流注入幅と同程度である半導体レーザの
製造方法に於て、前記半導体基板上に前記第1のクラッ
ド層、活性層、第2のクラッド層及びコンタクト層を順
次結晶成長する行程と、幅の異なるマスクにより該第2
のクラッド層の途中までエッチング除去する行程と、前
記II−VI属化合物半導体で埋め込む行程と、前記屈折率
導波構造を有する領域の電流注入幅と同程度の幅のスト
ライプ状マスクを形成する行程と、反応性ガスを放電室
分離型のマイクロ波励起の電子サイクロトロン共鳴(以
下、ECRと記す)プラズマ室で活性化させ、一様な方
向を持ったイオンビームを照射することにより、前記利
得導波領域のコンタクト層をドライエッチングする行程
を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。(1) A rib formed by removing part of the second cladding layer of a heterojunction structure in which a first cladding layer, an active layer, a second cladding layer, and a contact layer are laminated on a III-V compound semiconductor substrate. The side surface of the rib-shaped optical waveguide is embedded with a II-VI compound semiconductor, and the current injection width and the optical waveguide width are approximately the same in the vicinity of at least one resonator end face. Near the center of the resonator, the optical waveguide width is made sufficiently wider than the current injection width to form a gain waveguide structure, and the width of the contact layer in the region having the gain waveguide structure is , in a method of manufacturing a semiconductor laser having a current injection width comparable to the current injection width of the region having the refractive index waveguide structure, the first cladding layer, the active layer, the second cladding layer, and The process of successive crystal growth of the contact layer and the process of growing the second contact layer using masks of different widths
a step of etching away part of the cladding layer; a step of burying the II-VI compound semiconductor; and a step of forming a striped mask having a width comparable to the current injection width of the region having the refractive index waveguide structure. By activating the reactive gas in a microwave-excited electron cyclotron resonance (hereinafter referred to as ECR) plasma chamber with a separate discharge chamber and irradiating it with an ion beam having a uniform direction, the gain guide A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising the step of dry etching a contact layer in a wave region.
ト、シリコン酸化物、シリコン窒化物、酸化アルミニウ
ムのいずれかの絶縁物であることを特徴とする請求項1
記載の半導体レーザの製造方法。(2) The material of the striped mask is an insulator selected from photoresist, silicon oxide, silicon nitride, and aluminum oxide.
A method of manufacturing the semiconductor laser described above.
素を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ
の製造方法。(3) The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the reactive gas contains at least one halogen element.
から1Paの範囲であることを特徴とする請求項1記載
の半導体レーザの製造方法。(4) The pressure of the reactive gas is 5×10^-^3Pa
2. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the pressure is within a range of from 1 Pa to 1 Pa.
下の範囲であることを特徴とする請求項1記載の半導体
レーザの製造方法。(5) The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the incident power of the microwave is in a range of 1 W or more and 1 kW or less.
圧は、0V以上1kV以下の範囲であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体レーザの製造方法。(6) The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein a voltage for extracting the ion beam from the discharge chamber is in a range of 0 V or more and 1 kV or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25938389A JPH03120886A (en) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | Manufacture of semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25938389A JPH03120886A (en) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | Manufacture of semiconductor laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120886A true JPH03120886A (en) | 1991-05-23 |
Family
ID=17333375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25938389A Pending JPH03120886A (en) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | Manufacture of semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03120886A (en) |
-
1989
- 1989-10-04 JP JP25938389A patent/JPH03120886A/en active Pending
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