JPH0396290A - Manufacturing method for semiconductor laser - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor laser

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JPH0396290A
JPH0396290A JP23441589A JP23441589A JPH0396290A JP H0396290 A JPH0396290 A JP H0396290A JP 23441589 A JP23441589 A JP 23441589A JP 23441589 A JP23441589 A JP 23441589A JP H0396290 A JPH0396290 A JP H0396290A
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JP
Japan
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layer
mask
type
contact layer
stripe
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JP23441589A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Taguchi
隆志 田口
Kengo Mannami
万波 健吾
Yoshiki Ueno
上野 祥樹
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Publication of JPH0396290A publication Critical patent/JPH0396290A/en
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the manufacture of a high quality and high performance semiconductor laser by using a mask layer for impurity diffusion, then side- etching a lower side mask layer, and turning the layer into a mask for forming a higher resistance layer. CONSTITUTION:After an SiO2 film 7 and an Si3N4 film 8 are formed on the upper surface of an n type GaAs contact layer 6, resist is spread on the surface, and aeolotropic etching is carried out so that an SiO2 stripe 71, and Si3N4 stripe 81 may be formed. They are used as a diffusion mask to diffuse Zn. An activity layer 4 for the Zn diffusion region is used as a mixed crystal layer 41 while an n type clad layer is used as a p type clad layer 51 and a p type contact layer 61. Then the Si3N4 stripe 81 is masked, and side-etched so that the surface of the p type contact layer 61 which is the Zn diffusion region, may be completely exposed. After the Si3N4 stripe 81 is removed in succession, the SiO2 strip 71 is masked where ion is injected, thereby forming a high resistant layer 63.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、埋め込み多重量子井戸型構造を有する半導体
レーザの製造方法に関する。半導体レーザは、光通信用
光源、コンパクトディスクあるいはビデオディスクの読
取り・書取り光源等の広範な用途において利用されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser having a buried multiple quantum well structure. Semiconductor lasers are used in a wide range of applications, such as light sources for optical communications and light sources for reading and writing compact discs or video discs.

[従来の技術] できるだけ小さな入力電流で効率よくレーザ発振を起こ
すには、内部に電流狭搾構遣あるいは光導波構造を形成
して、入力電流を活性層に集中させるとともに、発生し
た光を狭い領域に閉じこめることが有効である。
[Prior art] In order to efficiently generate laser oscillation with as small an input current as possible, a current confinement structure or an optical waveguide structure is formed inside to concentrate the input current in the active layer and to narrow the generated light. It is effective to confine it to an area.

このような構造を有するものとして、第4図に示す埋め
込み多重量子井戸型の半導体レーザが知られている。図
において、p形GaAs基板1上には、p形GaAsバ
ッファ層2、p形ANGaAs第1クラッド層3、多重
量子井戸活性N4、n形ANGaAs第2クラッド層5
、n形GaAsコンタクト層6が積層形成してある。図
中、斜線部分にはZnを拡散し、Zn拡散領域の第2ク
ラッド層5、コンタクトN6をp形反転してそれぞれp
形クラッド層52、p形コンタクト層61となすととも
に、活性層4を混晶化してp形Aj GaAs混晶層4
lとなしてある。またp形コンタクト層61の上面には
Si02絶縁膜7が形成してある。
A buried multiple quantum well type semiconductor laser shown in FIG. 4 is known as having such a structure. In the figure, on a p-type GaAs substrate 1, a p-type GaAs buffer layer 2, a p-type ANGaAs first cladding layer 3, a multi-quantum well active N4, an n-type ANGaAs second cladding layer 5,
, n-type GaAs contact layers 6 are laminated. In the figure, Zn is diffused in the shaded area, and the second cladding layer 5 of the Zn diffusion region and the contact N6 are inverted to be p-type.
cladding layer 52 and a p-type contact layer 61, and the active layer 4 is mixed crystal to form a p-type Aj GaAs mixed crystal layer 4.
It is written as l. Further, an Si02 insulating film 7 is formed on the upper surface of the p-type contact layer 61.

上記構造において上下面にそれぞれn形電極91、p形
電極92を形成し、電圧を印加すると、電流はZn拡散
領域に挟まれた非拡散領域に狭搾されて活性層4に集中
する。また、発生した光は混晶層41と上下のクラッド
層3、5により活性層4内に閉じこめられる。
In the above structure, when an n-type electrode 91 and a p-type electrode 92 are formed on the upper and lower surfaces, respectively, and a voltage is applied, the current is narrowed to the non-diffusion region sandwiched between the Zn diffusion regions and concentrated in the active layer 4. Further, the generated light is confined within the active layer 4 by the mixed crystal layer 41 and the upper and lower cladding layers 3 and 5.

[発明が解決しようとする課題] ところで、上記構造の半導体レーザにおいては、非拡散
領域にのみ電流が流れるようにするために、p形コンタ
クト層61の上面にSi02絶縁膜7を形或し、n形電
極91とp形コンタクト層61との間を絶縁する必要が
ある。このため従来は、第5図(1)に示すように、Z
n拡散を行なった後、コンタクト層6、6l上にSi0
2絶縁膜7を一面に形成し、さらにZn拡散領域の上方
にエッチングマスク72を形成してSiO2膜7のエッ
チングを行ない、非拡散領域であるn形コンタクト層6
の表面62を露出させている(第5図(2)〉。
[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, in the semiconductor laser having the above structure, in order to allow current to flow only in the non-diffusion region, the Si02 insulating film 7 is formed on the upper surface of the p-type contact layer 61. It is necessary to insulate between the n-type electrode 91 and the p-type contact layer 61. For this reason, conventionally, as shown in FIG. 5 (1), Z
After performing n diffusion, Si0 is deposited on the contact layers 6 and 6l.
2 insulating film 7 is formed over one surface, an etching mask 72 is further formed above the Zn diffusion region, and the SiO2 film 7 is etched.
The surface 62 of is exposed (Fig. 5 (2)).

しかしながら、非拡散領域の幅は、通常、2〜5μmと
極めて小さいため、表面62を露出する際のマスク合わ
せが難しく、マスク不良が生じて製品歩留りが低下する
おそれがあった。
However, since the width of the non-diffusion region is usually extremely small, 2 to 5 μm, it is difficult to match the mask when exposing the surface 62, and there is a risk that mask defects may occur and product yields may decrease.

本発明は、かかる問題を解決しようとするものであり、
マスク合わせの困難さを排し、簡単な工程で、かつ高性
能な埋め込み多重量子井戸型の半導体レーザを製造する
ことを目的とするものである。
The present invention attempts to solve such problems,
The purpose is to eliminate the difficulty of mask alignment and manufacture a high-performance buried multiple quantum well type semiconductor laser using a simple process.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、本発明では、第1導電形の
半導体基板上に、第1導電形の第1クラッド層、多重量
子井戸活性層、第2導電形の第2クラッド層を順次積層
した後、その上面に第2導電形の半導体よりなるコンタ
クト層を形成する工程と、 該コンタクト層上面の所定箇所にエッチング特性の異な
る2つの層からなるマスク層を形或し、これをマスクと
して上記コンタクト層より不純物を拡散して、不純物拡
散領域の上記活性層を混晶化する工程と、 上記マスク層のうち、上方のマスク層をエッチングマス
クとして下方のマスク層をサイドエッチングし、不純物
拡散領域のコンタクト層表面を完全に露出する工程と、 下方のマスク層をマスクとして該露出表面にイオン注入
を行ない、不純物拡散領域のコンタクト層表面に高抵抗
化層を形或する工程により半導体レーザを製造するもの
である。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the present invention, a first cladding layer of a first conductivity type, a multi-quantum well active layer, a second conductivity type are formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type. After sequentially laminating second cladding layers of a shape, forming a contact layer made of a semiconductor of a second conductivity type on the top surface thereof, and forming a mask layer made of two layers having different etching characteristics at a predetermined location on the top surface of the contact layer. using this as a mask to diffuse impurities from the contact layer to make the active layer in the impurity diffusion region a mixed crystal; and using the upper mask layer as an etching mask, A process of side etching the mask layer to completely expose the surface of the contact layer in the impurity diffusion region, and implanting ions into the exposed surface using the lower mask layer as a mask, forming a high resistance layer on the surface of the contact layer in the impurity diffusion region. A semiconductor laser is manufactured by a process of forming a semiconductor laser.

[作用] 上記方法においては、マスク層を不純物拡散用のマスク
として使用した後、下方のマスク層のサイドエッチング
を行なって、さらに高抵抗化層を形成するためのマスク
とする。つまり、不純物拡散時、不純物はマスク層の下
方にもいくらか侵入するが、上下のマスク層のエッチン
グ特性の差を利用して、下方のマスク層の側面部のみ大
きくエッチングすることで、不純物拡散領域の表面を完
全に露出することが可能となる。また、この時、上方の
マスク層は下方のマスク層の表面保護層として作用する
[Operation] In the above method, after the mask layer is used as a mask for impurity diffusion, side etching of the lower mask layer is performed to further use it as a mask for forming a high resistance layer. In other words, when impurities are diffused, the impurities penetrate to the bottom of the mask layer to some extent, but by taking advantage of the difference in etching characteristics between the upper and lower mask layers and greatly etching only the sides of the lower mask layer, the impurity diffusion area can be etched. It is possible to completely expose the surface of the Also, at this time, the upper mask layer acts as a surface protective layer for the lower mask layer.

しかる後、下方のマスク層をマスクとしてイオン注入す
ることにより不純物拡散領域の表面を確実に覆う高抵抗
化層が形成される。高抵抗化層は絶縁層として作用する
ため、電流は不純物拡散領域には導入されず、非拡散領
域に狭搾されて活性層に集中する. [実施例] 第1図(1)〜(5)は、本発明の製造方法により埋め
込み多重量子井戸型構造の半導体レーザを製造する工程
を順を追って示した断面図である。
Thereafter, by implanting ions using the lower mask layer as a mask, a high resistance layer that reliably covers the surface of the impurity diffusion region is formed. Since the high-resistivity layer acts as an insulating layer, current is not introduced into the impurity diffusion region, but is narrowed to the non-diffusion region and concentrated in the active layer. [Example] FIGS. 1 (1) to (5) are cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing a semiconductor laser having a buried multiple quantum well structure by the manufacturing method of the present invention.

以下、図に基づいて本発明の製造方法を詳細に説明する
Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be explained in detail based on the drawings.

まず、第1図(1)の工程において、p形GaAs基板
l上に、分子線結晶戒長法CMBE法〉あるいは有機金
属化学気相法(MOCVD法)等の公知の方法により、
p形GaAsバッファ層2、p形An xGa1−xA
sクラッド層3、多重量子井戸(MQW>活性M4、n
形A1xGa1−xAsクラッド層5、n形GaAsコ
ンタクト層6を順次積層形或する。
First, in the step shown in FIG. 1 (1), a film is deposited on a p-type GaAs substrate l by a known method such as the molecular beam crystallization method (CMBE method) or the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method).
p-type GaAs buffer layer 2, p-type An xGa1-xA
s cladding layer 3, multiple quantum well (MQW>active M4, n
A type A1xGa1-xAs cladding layer 5 and an n-type GaAs contact layer 6 are sequentially laminated.

上記活性層4は、11!yGat−yAsバリア層と、
GaAsあるいはA1zGat−zAsウエル層とを交
互に積層してなる。この際のA1混晶比y,zとバリア
層およびウエル層の厚さは希望発振波長から適宜決めら
れる。一例として、希望発振波長865nmの場合には
y=0.15でバリア層厚3.5nmおよびz=0でウ
エル層厚12nmとすればよい。
The active layer 4 has 11! a yGat-yAs barrier layer,
GaAs or AlzGat-zAs well layers are alternately stacked. At this time, the A1 mixed crystal ratios y, z and the thicknesses of the barrier layer and the well layer are determined as appropriate based on the desired oscillation wavelength. As an example, when the desired oscillation wavelength is 865 nm, the barrier layer thickness may be 3.5 nm when y=0.15, and the well layer thickness may be 12 nm when z=0.

n形GaAsコンタクト層6の上面には、さらに熱CV
D法、プラズマCVD法、スパッタリング法等により、
SiO2膜7を例えば0.5μmの厚さに、Si3N4
膜8を例えば0.1μmの厚さに順次形成する。SiO
2膜7の厚さは、後工程のZn拡散時およびAr注入時
のマスクとして十分な厚さがあればよく、本実施例では
0. 5μmとしたが特にこれに限定されるものでない
のはもちろんで、拡散あるいは注入条件により適宜変更
してよい。またSiaN4膜8の厚さは、後工程でSi
O2膜7をサイドエッチングする際のマスクとなるに十
分な厚さがあればよく、適宜選択可能であるが、Sia
N4は厚さが0.1μm以上になるとクラックが発生し
やすいことを考慮し、本実施例では0.1μmとした。
Further, on the upper surface of the n-type GaAs contact layer 6, a thermal CV
By D method, plasma CVD method, sputtering method, etc.
For example, the SiO2 film 7 is made of Si3N4 to a thickness of 0.5 μm.
The films 8 are sequentially formed to a thickness of, for example, 0.1 μm. SiO
The thickness of the second film 7 only needs to be thick enough to serve as a mask during Zn diffusion and Ar implantation in the subsequent process, and in this embodiment, the thickness is 0.000. Although the thickness is 5 μm, it is not limited to this, and may be changed as appropriate depending on the diffusion or implantation conditions. In addition, the thickness of the SiaN4 film 8 will be determined by
It is sufficient if the thickness is sufficient to serve as a mask when side etching the O2 film 7, and the thickness can be selected as appropriate.
Considering that cracks are likely to occur when the thickness of N4 is 0.1 μm or more, the thickness was set to 0.1 μm in this example.

このようにして各層を順次形威した後、その上面にレジ
スト(図略〉を塗布し、フォトリソグラフィー工程およ
びドライエッチング工程によりSiO2膜7およびSi
3N4膜8を異方性エッチングし、第3図(2〉に示す
ように、SiO2ストライプ71およびSi3N4スト
ライプ81を形成した。これらSi02ストライプ71
およびSisN4ストライプ81は不純物拡散時のマス
ク層を構成する。
After forming each layer in this way, a resist (not shown) is applied to the upper surface, and a photolithography process and a dry etching process are performed to form the SiO2 film 7 and the SiO2 film 7.
The 3N4 film 8 was anisotropically etched to form SiO2 stripes 71 and Si3N4 stripes 81 as shown in FIG.
The SisN4 stripes 81 constitute a mask layer during impurity diffusion.

ここでエッチングガスとしては、例えばCF4を用いる
ことができ、この場合、S.i3Na、Si02 、G
aAsの各層に対するエッチング速度の比は、Si3N
4を1とすれば、SiO2がおよそ1/3、GaASが
およそ1/100であるため、エッチングはn形GaA
sコンタクト層6が現われた時点でほぼ自動的に停止す
る。
Here, as the etching gas, for example, CF4 can be used, and in this case, S. i3Na, Si02, G
The ratio of etching rates for each layer of aAs is
If 4 is 1, SiO2 is about 1/3 and GaAS is about 1/100, so the etching is n-type GaA.
The process stops almost automatically when the s-contact layer 6 appears.

次にSiO2ストライブ71およびSi3N4ストライ
プ8lを拡散マスクとして、p形不純物であるZnの拡
散を行ない、n形GaAsコンタクト層6よりp形A.
f! xGa1−xAsクラッド層3にかけてZn拡散
領域10(図には斜線で示した〉を形成する。Zn拡散
濃度は活性層4が破壊されて混晶化する濃度、すなわち
通常1×1018d以上であるが、ここでは混晶化を確
実にするために3 X 1 0i8tfflとした。Z
n拡散領域10は下方に広がると同時に等方的に横方向
にも広がり、SiOzストライプ71、S13N4スト
ライプ8lの下方にもある程度侵入する。従って、スト
ライプ71、81を形或する際には、その幅を所望の発
光幅(非拡散領域の幅〉よりZn侵入分だけ大きく取る
必要がある。
Next, using the SiO2 stripes 71 and the Si3N4 stripes 8l as diffusion masks, Zn, which is a p-type impurity, is diffused from the n-type GaAs contact layer 6 to the p-type A.
f! A Zn diffusion region 10 (indicated by diagonal lines in the figure) is formed over the xGa1-xAs cladding layer 3.The Zn diffusion concentration is the concentration at which the active layer 4 is destroyed and becomes a mixed crystal, that is, usually 1 x 1018d or more. , here it is set to 3 X 1 0i8tffl to ensure mixed crystallization.Z
The n-diffusion region 10 spreads downward and also spreads isotropically in the lateral direction, and penetrates to some extent below the SiOz stripe 71 and the S13N4 stripe 8l. Therefore, when forming the stripes 71 and 81, it is necessary to make the width larger than the desired emission width (width of the non-diffused region) by the amount of Zn intrusion.

Znの拡散法としてはZnソースとAsソースおよびサ
ンプルを閉管内に封入して加熱拡散する封管法、または
Znを所定量溶解したGaAs溶液を拡散ソースとして
使用し、小孔を設けたボードを介して所定時間接触させ
ることによって拡散を行なう溶液ソースによるセミシー
ル拡散法等を用いることができるが、〜lOi8a1程
度の比較的低濃度の拡散を制御性よく実施するにはセミ
シール拡散法がより好適である。また、これによりZn
拡散領域の活性層4は混晶化層41に、n形クラッド層
5、n形コンタクト層6はp形反転してそれぞれp形ク
ラッド層51.p形コンタクト層61となる。
Zn diffusion methods include the sealed tube method, in which the Zn source, As source, and sample are sealed in a closed tube and heated and diffused, or a GaAs solution in which a predetermined amount of Zn is dissolved is used as the diffusion source, and a board with small holes is used. Although it is possible to use a semi-seal diffusion method using a solution source in which diffusion is carried out by contacting the solution for a predetermined period of time through be. Also, this allows Zn
The active layer 4 in the diffusion region is converted into a mixed crystal layer 41, and the n-type cladding layer 5 and n-type contact layer 6 are inverted to be p-type and converted into a p-type cladding layer 51. This becomes a p-type contact layer 61.

Zn拡散の後、第1図(3〉に示すように、Si3N4
ストライプ81をマスクとして、Si02ストライプ7
1の幅が、Zn拡散を受けていないn形GaAsコンタ
クト層6の幅より小さくなるまでサイドエッチングする
。エッチング液としては例えばHF/NH4 F=1/
23の組或のものが好適に使用でき、この場合SiO2
のエッチング速度は約0.5μm/10minであり、
Si3NaおよびGaAsはほとんど侵されないので、
SiO2ストライプ7lの側面部のみをエッチングする
ことが可能となる。また、このSi02ストライプ7l
のサイドエッチングはストライブの両側より等方的に進
むので、エッチング時間を制御することで、エッチング
後のSiO2ストライプ71の幅が、非拡散領域のn形
コンタクト層6の幅より確実に小さくなるようにするこ
と、すなわちZn拡散領域であるp形コンタクト層6■
の表面を完全に露出させることが可能である。
After Zn diffusion, as shown in Figure 1 (3), Si3N4
Using stripe 81 as a mask, Si02 stripe 7
Side etching is performed until the width of layer 1 becomes smaller than the width of n-type GaAs contact layer 6 which has not undergone Zn diffusion. As an etching solution, for example, HF/NH4 F=1/
23 sets can be suitably used, in which case SiO2
The etching rate is about 0.5μm/10min,
Since Si3Na and GaAs are hardly attacked,
It becomes possible to etch only the side surface of the SiO2 stripe 7l. Also, this Si02 stripe 7l
Since side etching proceeds isotropically from both sides of the stripe, controlling the etching time ensures that the width of the SiO2 stripe 71 after etching is smaller than the width of the n-type contact layer 6 in the non-diffused region. In other words, the p-type contact layer 6, which is a Zn diffusion region,
It is possible to completely expose the surface of the

サイドエッチング終了後、続いてSi3N4ストライプ
81を除去する。除去方法としては、ホットリン酸(l
80℃程度〉によりSi3N4を選択除去する方法、前
述のCFaによるドライエッチングにおけるSL3N4
とSiOzのエッチング速度差を利用する方法等が採用
できる。
After the side etching is completed, the Si3N4 stripes 81 are subsequently removed. As a removal method, hot phosphoric acid (l
A method of selectively removing Si3N4 at a temperature of about 80°C, SL3N4 in the dry etching using CFa described above.
A method that utilizes the difference in etching speed between SiOz and SiOz can be adopted.

その後、第1図(4)において、SiOzストライプ7
1をマスクとしてArを低加速電圧で浅くイオン注入し
、p形コンタクト層6■の表面を完全に覆う高抵抗化層
63を形成する。
After that, in FIG. 1 (4), the SiOz stripe 7
1 as a mask, Ar is ion-implanted shallowly at a low acceleration voltage to form a high resistance layer 63 that completely covers the surface of the p-type contact layer 6.

ここで、Arドーズ量をIX1011Ci1、被注入物
質をGaAsとした時の、加速電圧、注入密度、注入深
さに関し、LSS理論に基づいて計算した結果を第2図
に示す。さらに本発明者等の実験によれば、イオン注入
領域にはイオン注入の衝撃により欠陥が発生し、その深
さは、第2図に示すイオン注入深さのおよそ3倍の深さ
に達することが判明している。従って、イオン注入時に
はこの欠陥深さを考慮することが重要であり、例えば3
0kVで注入すればその欠陥深さは約150nmになる
が、一a的なコンタクト層6の設計厚さは500nm程
度であるから、その影響はp形コンタクト層61の表層
部にとどまり、発光特性に大きく影饗するクラッド層5
に達することはない。
Here, FIG. 2 shows the results of calculations based on the LSS theory regarding the acceleration voltage, implantation density, and implantation depth when the Ar dose is IX1011Ci1 and the implanted material is GaAs. Furthermore, according to experiments conducted by the present inventors, defects are generated in the ion implantation region due to the impact of ion implantation, and the depth of the defects reaches approximately three times the ion implantation depth shown in FIG. It is clear that Therefore, it is important to consider this defect depth when implanting ions, for example 3
If implanted at 0 kV, the defect depth will be approximately 150 nm, but since the design thickness of the contact layer 6 is approximately 500 nm, the effect will be limited to the surface layer of the p-type contact layer 61, and the light emitting characteristics will be affected. The cladding layer 5 has a big influence on
will never reach.

なお、高抵抗化イオンの注入に関しては、H+(プロト
ン〉やHeといった軽元素を100kV以上の高加速電
圧で注入する方法が知られている.ただし、この方法に
よると注入深さは1μm以上に達し、誘起される欠陥深
さはさらに深くなると推定される。このような状態では
SiO2ストライプ71とZn拡散領域10の間から注
入された欠陥がコンタクト層6を突抜けてクラッド層5
に達し、さらには活性J′I4に到達する可能性がある
Regarding the implantation of high-resistance ions, a method is known in which light elements such as H+ (protons) and He are implanted at a high acceleration voltage of 100 kV or more. However, with this method, the implantation depth is 1 μm or more. It is estimated that the depth of the induced defect becomes even deeper.In such a state, the defect injected from between the SiO2 stripe 71 and the Zn diffusion region 10 penetrates the contact layer 6 and reaches the cladding layer 5.
, and may even reach active J'I4.

発光にとって重要な領域であるこれらの層に欠陥が注入
されると発光効率、寿命等を劣化させる恐れがあり、従
って、注入イオンとしては本実施例のArのように重い
元素を使用し、低加速電圧で注入して欠陥の導入深さを
浅くすることが望ましい。
If defects are implanted into these layers, which are important regions for light emission, there is a risk of deteriorating luminous efficiency, lifetime, etc. Therefore, heavy elements such as Ar in this example are used as implanted ions, and low It is desirable to implant defects at an accelerating voltage to reduce the depth of defect introduction.

高抵抗化に必要なドーズ量はn形GaAsコンタクト層
6の不純物濃度とZn拡散濃度によって決まる。例えば
n形コンタクト層6の不純物濃度が2X101Baf.
p形不純物であるZn拡散濃度が3 X 1 0i8f
であるとすると、その差のl×103BOl1だけのp
形キャリアをイオン注入によりつぶす必要がある。Ar
イオン注入(不活性原子の注入〉による高抵抗化は主と
して誘起された欠陥によるキャリアの捕獲によるもので
あり、従って、I X 1 0i8cJのp形キャリア
をつぶすには、それに見合う量の欠陥を発生させるに必
要な量のイオン注入を行なえばよい。ただし、必要なイ
オン注入量を正確に推定することは難しいため、現状で
は実験的にドーズ量を決定することになる。
The dose required to increase the resistance is determined by the impurity concentration of the n-type GaAs contact layer 6 and the Zn diffusion concentration. For example, the impurity concentration of the n-type contact layer 6 is 2X101Baf.
Zn diffusion concentration, which is a p-type impurity, is 3 x 1 0i8f
, then p of the difference l×103BOl1
It is necessary to crush the shaped carrier by ion implantation. Ar
The increase in resistance due to ion implantation (implantation of inert atoms) is mainly due to the capture of carriers by induced defects. Therefore, in order to crush the p-type carriers of I However, it is difficult to accurately estimate the required ion implantation amount, so currently the dose is determined experimentally.

イオン注入後、第1図(5)において、フッ酸系エッチ
ング液によりSi02ストライプ71を除去し、さらに
その上面にn形電極9lを形成して製品を完或する。
After the ion implantation, as shown in FIG. 1(5), the Si02 stripe 71 is removed using a hydrofluoric acid etching solution, and an n-type electrode 9l is formed on its upper surface to complete the product.

このように上記方法によれば、フォトリソグラフィー工
程は不純物拡散用のマスクM(SiO2ストライブ71
、Si3Naストライプ81〉を形成する際に必要なだ
けであり、高度なマスク合わせの技術は要しない。しか
もこの不純物拡散用のマスク層を利用してイオン注入を
行なうことができ、簡単な工程で、かつ確実にZn拡散
領域の絶縁を行なうことができる。
In this way, according to the above method, the photolithography process is performed using a mask M (SiO2 stripe 71) for impurity diffusion.
, Si3Na stripes 81>, and does not require sophisticated mask alignment techniques. Moreover, ion implantation can be performed using this impurity diffusion mask layer, and the Zn diffusion region can be reliably insulated with a simple process.

次に本発明の第2の実施例について第3図により説明す
る。第3図(2〉および(5)は、それぞれ上記第1実
施例における第1図(2〉および(5)の工程に対応し
、第1図の素子を90”回転して側面方向から見た断面
図、すなわち共振器方向の図に相当する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIGS. 3(2) and (5) correspond to the steps in FIGS. 1(2) and (5) in the first embodiment, respectively, and the element shown in FIG. 1 is rotated 90" and viewed from the side. This corresponds to a cross-sectional view taken in the direction of the resonator.

上記第1の実施例は通常出力(10mW程度まで〉の半
導体レーザの例であり、ストライプの幅方向にのみ電流
を狭搾するもので、ストライプの長さ方向く共振器方向
〉には特に電流狭搾構遣を形成してはいなかった.本実
施例は、半導体レーザをより高出力化するために、上記
第1実施例の素子構戒に加え、共振器方向の両端面にも
Zn拡散領域10を形成して電流を狭搾するようにした
ものであり、この場合にも本発明の製造方法を適用する
ことができる。
The first embodiment above is an example of a semiconductor laser with a normal output (up to about 10 mW), and the current is narrowed only in the width direction of the stripe, and the current is particularly narrowed in the length direction of the stripe and in the cavity direction. In this example, in addition to the element structure of the first example, Zn was diffused on both end faces in the direction of the resonator in order to increase the output of the semiconductor laser. The region 10 is formed to narrow the current, and the manufacturing method of the present invention can also be applied to this case.

本実施例の半導体レーザを製造する場合、その基本的工
程は上記第1実施例と同じであり、まず上記第1実施例
と同様にして各層を形或した後{第1図(1)参照}、
エッチングによりSiO2ストライプ71、SiaNa
ストライプ81を形成する。
When manufacturing the semiconductor laser of this example, the basic steps are the same as those of the first example. First, each layer is formed in the same manner as in the first example, and then },
By etching SiO2 stripe 71, SiaNa
Stripes 81 are formed.

この時、第3図(2)に示すように、各ストライプ71
,81の長さ方向の両端部を同時に除去し、しかる後各
ストライプ71、8■をマスクとしてZn拡散を行なう
ことにより、長さ方向の両端面にもZn拡散領域10を
形或する。
At this time, as shown in FIG. 3(2), each stripe 71
, 81 in the longitudinal direction are simultaneously removed, and then Zn is diffused using each stripe 71, 8 as a mask, thereby forming Zn diffusion regions 10 on both end faces in the longitudinal direction.

さらに上記第1の実施例と同様にしてSiO2ストライ
プ71のサイドエッチングを行ない(工程図略)、Si
O2ストライプ7■の幅および長さが、非拡散領域のコ
ンタクト層6の幅および長さよりいずれも小さくなるよ
うに調整して、Zn拡散領域10の表面を完全に露出さ
せる。
Furthermore, side etching of the SiO2 stripe 71 is performed in the same manner as in the first embodiment (process diagram omitted).
The width and length of the O2 stripe 72 are adjusted so that they are both smaller than the width and length of the contact layer 6 in the non-diffusion region, so that the surface of the Zn diffusion region 10 is completely exposed.

次いで、第3図〈5〉において、Arイオン注入を行な
い、p形コンタクト層6l表面に高抵抗化層63を形成
する。これにより、上記第1の実施例と同様の工程で、
共振器方向の電流狭搾を同時に実現することができる。
Next, in FIG. 3 (5), Ar ions are implanted to form a high resistance layer 63 on the surface of the p-type contact layer 6l. As a result, in the same process as in the first embodiment,
Current narrowing in the resonator direction can be achieved at the same time.

一般に光出力を高くした時の素子の破壊要因としては、
出射端面での光吸収により端面温度が急上昇して溶融に
至るCOD破壊の占める割合が大きい。これを防ぐため
には出射端面部分のエネルギーギャップを内部に比べて
大きくすることにより、発光波長に対して端面を透明に
し、光吸収を減らすことが効果的である。本実施例では
出射端面にZn拡散による多重量子井戸の混晶化領域I
Oを形成することによりこれを実現している。またAr
イオン注入により形成された高抵抗化層63は、出射端
面のZn拡散領域10に電流が流れることを防止し、端
面部分のジュール熱による温度上昇を防止する。このよ
うに、本発明方法を採用することにより、より高出力の
半導体レーザを容易に実現することができる。
In general, the factors that cause element destruction when increasing the optical output are:
A large proportion of COD damage occurs when the temperature of the end face rises rapidly due to light absorption at the output end face, leading to melting. In order to prevent this, it is effective to make the energy gap at the output end face larger than the inside, thereby making the end face transparent to the emission wavelength and reducing light absorption. In this example, a mixed crystal region I of a multiple quantum well formed by Zn diffusion is formed on the output end face.
This is achieved by forming O. Also, Ar
The high resistance layer 63 formed by ion implantation prevents current from flowing into the Zn diffusion region 10 on the emission end face, and prevents a temperature rise due to Joule heat at the end face. In this way, by employing the method of the present invention, a higher output semiconductor laser can be easily realized.

[発明の効果] 以上のように本発明の製造方法によれば、高度な技術を
必要とするマスク合わせが不要となるため、マスク不良
による不良素子の発生のおそれがなく、容易に、高品質
かつ高性能な半導体レーザを製造することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the manufacturing method of the present invention, there is no need for mask alignment that requires advanced technology, so there is no risk of defective elements occurring due to mask defects, and high quality can be easily achieved. Moreover, a high-performance semiconductor laser can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例における半導体レーザの
製造工程図、第2図はArイオンの注入深さと注入密度
の関係を示す図、第3図は本発明の第2の実施例におけ
る半導体レーザの製造工程図、第4図は従来の半導体レ
ーザの全体断面図、第5図は従来の半導体レーザの製造
工程図である。 1・・・・・・p形GaAs基板(半導体基板〉3−=
−P形AN xGa1−xAsクラッドN(第1クラッ
ド層) 4・・・・・・多重量子井戸活性層 41・・・・・・混晶層 5 ・−・・−・n形AJ! xGa1−xAsクラッ
ド層(第2クラッド層〉 6・・・・・・n形GaAsコンタクト層61・・・・
・・p形GaAsコンタクト層63・・・・・・高抵抗
化層 71・・・・・・SiO2ストライブ(マスク層)81
・・・・・・Si3N4ストライプ(マスク層〉10・
・・・・・不純物拡散領域 第1図 第1図
FIG. 1 is a diagram showing the manufacturing process of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between implantation depth and implantation density of Ar ions, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between implantation depth and implantation density of Ar ions, and FIG. 3 is a diagram showing the manufacturing process of a semiconductor laser according to the first embodiment of the invention. FIG. 4 is an overall sectional view of a conventional semiconductor laser, and FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a conventional semiconductor laser. 1...p-type GaAs substrate (semiconductor substrate) 3-=
-P-type AN xGa1-xAs cladding N (first cladding layer) 4...Multi-quantum well active layer 41...Mixed crystal layer 5...N-type AJ! xGa1-xAs cladding layer (second cladding layer) 6...n-type GaAs contact layer 61...
...p-type GaAs contact layer 63 ...high resistance layer 71 ...SiO2 stripe (mask layer) 81
・・・・・・Si3N4 stripe (mask layer>10・
...Impurity diffusion region Fig. 1 Fig. 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1導電形の半導体基板上に、第1導電形の第1クラッ
ド層、多重量子井戸活性層、第2導電形の第2クラッド
層を順次積層した後、その上面に第2導電形の半導体よ
りなるコンタクト層を形成する工程と、 該コンタクト層上面の所定箇所にエッチング特性の異な
る2つの層からなるマスク層を形成し、これをマスクと
して上記コンタクト層より不純物を拡散して、不純物拡
散領域の上記活性層を混晶化する工程と、 上記マスク層のうち、上方のマスク層をエッチングマス
クとして下方のマスク層をサイドエッチングし、不純物
拡散領域のコンタクト層表面を完全に露出する工程と、 下方のマスク層をマスクとして該露出表面にイオン注入
を行ない、不純物拡散領域のコンタクト層表面に高抵抗
化層を形成する工程を有することを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。
[Claims] After sequentially stacking a first cladding layer of the first conductivity type, a multi-quantum well active layer, and a second cladding layer of the second conductivity type on a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of forming a contact layer made of a semiconductor of a second conductivity type, and forming a mask layer consisting of two layers with different etching characteristics at a predetermined location on the upper surface of the contact layer, and using this as a mask to diffuse impurities from the contact layer. The active layer in the impurity diffusion region is mixed crystal, and the upper mask layer is used as an etching mask to side-etch the lower mask layer to completely cover the surface of the contact layer in the impurity diffusion region. A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising the steps of: exposing the contact layer to the exposed surface using a lower mask layer as a mask; and implanting ions into the exposed surface using a lower mask layer as a mask to form a high resistance layer on the surface of the contact layer in the impurity diffusion region. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764669A (en) * 1995-07-05 1998-06-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser including disordered window regions
JP2006273491A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Kito Corp Rotation drive device for hoisting machine

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