JPH04120785A - 半導体レーザ素子とその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPH04120785A JPH04120785A JP24155390A JP24155390A JPH04120785A JP H04120785 A JPH04120785 A JP H04120785A JP 24155390 A JP24155390 A JP 24155390A JP 24155390 A JP24155390 A JP 24155390A JP H04120785 A JPH04120785 A JP H04120785A
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- Japan
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- layer
- etching
- inp
- semiconductor laser
- ingaasp
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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。
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］
本発明は量産化に適した低しきい値の半導体レーザ素子
とその製造方法に関する。
とその製造方法に関する。
〔従来の技術］
ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザ素子は、光通信
システムにおいてその伝送路である光ファイバーの低損
失波長帯である１、３−またはその低分散波長帯の１．
５５−の伝送光を実現する重要なデバイスとしてその要
求が高まりつつある。
システムにおいてその伝送路である光ファイバーの低損
失波長帯である１、３−またはその低分散波長帯の１．
５５−の伝送光を実現する重要なデバイスとしてその要
求が高まりつつある。
その構造は、横モード制御の観点から利得導波型と屈折
率導波型に分けられる。利得導波型構造の半導体レーザ
素子は、その作成プロセスの短さ、簡便さから低コスト
高歩留りのデバイス製造が可能であるが、光閉じ込め効
果や伝送損失の問題で発光効率は屈折率導波型に比べて
遥かに劣っている。
率導波型に分けられる。利得導波型構造の半導体レーザ
素子は、その作成プロセスの短さ、簡便さから低コスト
高歩留りのデバイス製造が可能であるが、光閉じ込め効
果や伝送損失の問題で発光効率は屈折率導波型に比べて
遥かに劣っている。
ところで、リッジ導波路型半導体レーザ素子は、クラン
ド層をリッジ状に加工することで水平方向に実行屈折率
差を持たせた屈折率導波型半導体レーザ素子であり、そ
れでいてそのプロセスはりフジ加工精度さえ制御できれ
ば利得導波型構造のものと同様に低コスト、高歩留りを
挙げられるので非常に有用な構造のレーザ素子である。
ド層をリッジ状に加工することで水平方向に実行屈折率
差を持たせた屈折率導波型半導体レーザ素子であり、そ
れでいてそのプロセスはりフジ加工精度さえ制御できれ
ば利得導波型構造のものと同様に低コスト、高歩留りを
挙げられるので非常に有用な構造のレーザ素子である。
第４図（ａ） 〜（ｅ）を用いて、活性層にＩｎＧａＡ
ｓＰバルク層を用いたリッジ導波路型半導体レーザ素子
の加工プロセスを説明する。
ｓＰバルク層を用いたリッジ導波路型半導体レーザ素子
の加工プロセスを説明する。
すなわち、
■）第４図（ａ）のように、フォトレジスト（１８）を
用いてｐ” −ＩｎＣ＋ａＡｓコンタクト層（１７）上
にストライブパターンを形成する。
用いてｐ” −ＩｎＣ＋ａＡｓコンタクト層（１７）上
にストライブパターンを形成する。
２）第４図（ｂ）のように、ｐ”−１ｎＧａＡ５コンタ
クト層（１７）、次いでｐ−ＩｎＰ上部クラッド層（１
６）を活性層（１３）直上約０．２−だけ残すようにリ
ッジ導波路のエツチングを行う、 （１２）はｎ型Ｉｎ
Ｐバッツァ層である。ＩｎＧａＡｓのエツチングには、
例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液、酒石酸と過酸化
水素水の混合溶液などが用いられることは良く知られて
いるところである。またｌｎＰのエツチングには例えば
塩酸とリン酸の混合溶液が用いられる。
クト層（１７）、次いでｐ−ＩｎＰ上部クラッド層（１
６）を活性層（１３）直上約０．２−だけ残すようにリ
ッジ導波路のエツチングを行う、 （１２）はｎ型Ｉｎ
Ｐバッツァ層である。ＩｎＧａＡｓのエツチングには、
例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液、酒石酸と過酸化
水素水の混合溶液などが用いられることは良く知られて
いるところである。またｌｎＰのエツチングには例えば
塩酸とリン酸の混合溶液が用いられる。
３）第４図（Ｃ）のように既にリッジ導波路加工したう
えにＳｉＮ、５ｉＣｈ等の誘電体膜をパノシヘーシゴン
膜（１９）としておよそ１０００〜２０００人程度蒸着
させる。
えにＳｉＮ、５ｉＣｈ等の誘電体膜をパノシヘーシゴン
膜（１９）としておよそ１０００〜２０００人程度蒸着
させる。
４）パノンヘーノヨンＩｌｌ （１９）上に、第４図（
ｄ）のように、フォトレジスト等を用いてストライブパ
ターンを形成し、これをマスクとしてバノンヘーション
膜をエツチングし窓明けする。
ｄ）のように、フォトレジスト等を用いてストライブパ
ターンを形成し、これをマスクとしてバノンヘーション
膜をエツチングし窓明けする。
５）第４図（ｅ）に示すように、ｐ側、ｎ側両面に電極
（２０）を形成し、リッジ導波路型半導体レーザ素子を
得る。
（２０）を形成し、リッジ導波路型半導体レーザ素子を
得る。
リッジ導波路形成工程において、前記２）のリッジ導波
路エツチングの形状制御は重要なポイントである。すな
わち、上部クラッド層（１６）のエツチング停止位置が
活性層（１３）から高ければ、水平方向での実効屈折率
差が小さくなり横モード制御性の低下を招く、逆に、低
くなり過ぎると、光のしみだしに依る導波光漏れや、次
の工程での誘電体多層膜の形成時に活性層（１３）へ欠
陥準位を作る恐れがある。また、エツチングした表面状
態が悪ければ光の散乱を起こし伝送損失の一因となる。
路エツチングの形状制御は重要なポイントである。すな
わち、上部クラッド層（１６）のエツチング停止位置が
活性層（１３）から高ければ、水平方向での実効屈折率
差が小さくなり横モード制御性の低下を招く、逆に、低
くなり過ぎると、光のしみだしに依る導波光漏れや、次
の工程での誘電体多層膜の形成時に活性層（１３）へ欠
陥準位を作る恐れがある。また、エツチングした表面状
態が悪ければ光の散乱を起こし伝送損失の一因となる。
このため前記２）のエッチング工程では、工ンチンダ液
の温度管理が厳しく、かくはん方法等の工７チング条件
が制約され、また、ウェハー形状に左右される形状効果
があるなど、技術的に困難な要素が多く、再現性が得ら
れず、歩留りが上がらないという問題があった。
の温度管理が厳しく、かくはん方法等の工７チング条件
が制約され、また、ウェハー形状に左右される形状効果
があるなど、技術的に困難な要素が多く、再現性が得ら
れず、歩留りが上がらないという問題があった。
本発明は、ＩｎＰをクラッド層とする半導体レーザ素子
において、ＩｎＰクラッド層中にＩｎＧａＡｓＰエツチ
ング停止層を挿入することにより、前記のようなエツチ
ング工程での技術的な課題を解決しようというものであ
る。
において、ＩｎＰクラッド層中にＩｎＧａＡｓＰエツチ
ング停止層を挿入することにより、前記のようなエツチ
ング工程での技術的な課題を解決しようというものであ
る。
即ち、ＴｎＧａＡｓＰからなる活性層と、該活性層の上
に配置されたＩｎＰからなるクランド層がＩｎＰ基板上
にエピタキシャル成長されてなる半導体レーザ素子にお
いて、前記クラッド層中に厚さ２００Å以下のＩｎＧａ
ＡｓＰからなるエツチング停止層が挿入されていること
を第１発明とし、塩酸とリン酸からなる混合液でＩｎＰ
クラッド層をＩｎＧａＡｓＰに対して選択エツチングす
る工程を含む前記半導体レーザ素子の製造方法を第２発
明とするものである。
に配置されたＩｎＰからなるクランド層がＩｎＰ基板上
にエピタキシャル成長されてなる半導体レーザ素子にお
いて、前記クラッド層中に厚さ２００Å以下のＩｎＧａ
ＡｓＰからなるエツチング停止層が挿入されていること
を第１発明とし、塩酸とリン酸からなる混合液でＩｎＰ
クラッド層をＩｎＧａＡｓＰに対して選択エツチングす
る工程を含む前記半導体レーザ素子の製造方法を第２発
明とするものである。
本発明では、所望のりッジ導波路の高さになるべきＩｎ
Ｐクランド層中に予めエツチング停止層としてＩ ｎＧ
ａＡｓ Ｐ極薄膜層を形成しておき、ＩｎＰとＩｎＧａ
ＡｓＰの良好な選択エッチング性を利用して、このエツ
チング停止層でエツチングがストップするように考えら
れた構造である。
Ｐクランド層中に予めエツチング停止層としてＩ ｎＧ
ａＡｓ Ｐ極薄膜層を形成しておき、ＩｎＰとＩｎＧａ
ＡｓＰの良好な選択エッチング性を利用して、このエツ
チング停止層でエツチングがストップするように考えら
れた構造である。
この構造により、リッジ導波路の高さをエツチング条件
、ウェハー形状に依存することなく常に均一に管理する
ことができる。
、ウェハー形状に依存することなく常に均一に管理する
ことができる。
更に、このエツチング停止層膜厚を２００Å以下にとっ
ておくことにより、量子井戸効果が生じて光の唆収端が
短波長側にシフトするので、エツチング停止層と活性層
の四元混晶組成を等しくすれば、エツチング停止層が活
性層で発生する光の吸収層となることはない。
ておくことにより、量子井戸効果が生じて光の唆収端が
短波長側にシフトするので、エツチング停止層と活性層
の四元混晶組成を等しくすれば、エツチング停止層が活
性層で発生する光の吸収層となることはない。
このリッジ導波路形成にあたっては、本発明の第二発明
であるエツチング工程を含む製造方法、すなわちにＩｎ
ＧａＡｓＰに対するＩｎＰの選択エツチングにより原子
層レベルでの良好な平坦面を得ることが可能であり、こ
れにより光の散乱等の伝搬…失を最小限にしたり、ジ導
波路加工工程を実現できる。
であるエツチング工程を含む製造方法、すなわちにＩｎ
ＧａＡｓＰに対するＩｎＰの選択エツチングにより原子
層レベルでの良好な平坦面を得ることが可能であり、こ
れにより光の散乱等の伝搬…失を最小限にしたり、ジ導
波路加工工程を実現できる。
〔実施例］
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明の詳細な説
明する。
明する。
第１図は本発明にかかる半導体レーザ素子の一実施例の
エピタキシャルウェハーの断面図であり、（１）は厚さ
３５０−のｎ型１ｎＰ基板であり、（２）は０．５μの
ｎ型１ｎＰバンファ層であり、（３）は０．１５μのｕ
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ （λ、 ＝１．３０ｘ）活性層で
あり、（４）は０．２−のｐ型１ｎＰクラッド層であり
、（５）は前記クラッド層中に挿入された１００人のｐ
型１ｎＧａＡｓＰ （λ、 ＝１．３０ｍ）エツチング
停止層であり、（６）は１．５−のＰ型１ｎＰクラッド
層であり、（７）はｐ“型１ｎＧａＡｓコンタクト層で
ある。
エピタキシャルウェハーの断面図であり、（１）は厚さ
３５０−のｎ型１ｎＰ基板であり、（２）は０．５μの
ｎ型１ｎＰバンファ層であり、（３）は０．１５μのｕ
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ （λ、 ＝１．３０ｘ）活性層で
あり、（４）は０．２−のｐ型１ｎＰクラッド層であり
、（５）は前記クラッド層中に挿入された１００人のｐ
型１ｎＧａＡｓＰ （λ、 ＝１．３０ｍ）エツチング
停止層であり、（６）は１．５−のＰ型１ｎＰクラッド
層であり、（７）はｐ“型１ｎＧａＡｓコンタクト層で
ある。
前記エッチング停止層（５）は活性層で発生した光の吸
収を起こさせないために、量子効果の表れる２００Å以
下の膜厚に抑える必要がある。本実施例ではこのエツチ
ング停止層を１００人とした。
収を起こさせないために、量子効果の表れる２００Å以
下の膜厚に抑える必要がある。本実施例ではこのエツチ
ング停止層を１００人とした。
以下、第２図（ａ）〜（ｅ）を用いて上記実施例の製造
方法を説明する。即ち、 ｌ）Ｐ型１ｎＧａＡｓコンタクト層（７）上にレジスト
（８）を用いてストライプパターンを形成する（第２図
（ａ））。
方法を説明する。即ち、 ｌ）Ｐ型１ｎＧａＡｓコンタクト層（７）上にレジスト
（８）を用いてストライプパターンを形成する（第２図
（ａ））。
２）次いで、酒石酸と過酸化水素の混合溶液を用いてコ
ンタクト層（７）をエツチングする。この混合溶液のエ
ツチング速度は０．１５ｍ／ｗｉｎ （ａｔ２０°Ｃ
）である。このコンタクト層（７）のストライプをマス
クとしてＩｎＰクランドノド６）のりフジ加工をエツチ
ングにより行う。この工程のエツチング液として、塩酸
とリン酸の混合溶液を用いた。ＨＣにＨｓ ＰＯ４”１
： ３の混合比でエッチングすると、ｒｎＰのエツチ
ング速度は０．８ｍ／ｓｉｎ （ａｔ２０℃）であり
、ＩｎＧａＡｓＰに対するエツチング速度の１００倍以
上であった。このように選択性の良いエツチング液を用
いると、１．５１Ｍのクランド層（６）に対して前記エ
ツチングレートから想定されるエツチング時間の２倍の
４分間エツチングを行っても、メサ部、およびエツチン
グ停止層（５）表面ば共に表面荒れを生ずることなく、
原子層オーダーで平坦な鏡面となる（第２図（ｂ））。
ンタクト層（７）をエツチングする。この混合溶液のエ
ツチング速度は０．１５ｍ／ｗｉｎ （ａｔ２０°Ｃ
）である。このコンタクト層（７）のストライプをマス
クとしてＩｎＰクランドノド６）のりフジ加工をエツチ
ングにより行う。この工程のエツチング液として、塩酸
とリン酸の混合溶液を用いた。ＨＣにＨｓ ＰＯ４”１
： ３の混合比でエッチングすると、ｒｎＰのエツチ
ング速度は０．８ｍ／ｓｉｎ （ａｔ２０℃）であり
、ＩｎＧａＡｓＰに対するエツチング速度の１００倍以
上であった。このように選択性の良いエツチング液を用
いると、１．５１Ｍのクランド層（６）に対して前記エ
ツチングレートから想定されるエツチング時間の２倍の
４分間エツチングを行っても、メサ部、およびエツチン
グ停止層（５）表面ば共に表面荒れを生ずることなく、
原子層オーダーで平坦な鏡面となる（第２図（ｂ））。
３）次いで、レジスト（８）を除去してから、パッシベ
ーション膜（９）を導波路上に基若する（第２図（Ｃ）
）。このパノシヘーンヨン膜（９）上にフォトレジスト
を用いてストライプパターンを形成し、これをマスクと
してパッシベーション膜（９）をエツチングして窓明け
をする（第２図（ｄ））。
ーション膜（９）を導波路上に基若する（第２図（Ｃ）
）。このパノシヘーンヨン膜（９）上にフォトレジスト
を用いてストライプパターンを形成し、これをマスクと
してパッシベーション膜（９）をエツチングして窓明け
をする（第２図（ｄ））。
４）最後に、電極（１０）を形成する（第２図（ｅ））
。
。
上記実施例と、エツチング停止層を存しない従来のりフ
ジ導波路型半導体レーザ素子についてしきい値電流を測
定した結果を表１および第３図（ａ）、（ｂ）に示す。
ジ導波路型半導体レーザ素子についてしきい値電流を測
定した結果を表１および第３図（ａ）、（ｂ）に示す。
これらの結果より、本実施例は、しきい値電流値が低下
し、そのばらつきも小さくなっていることがわかる。
し、そのばらつきも小さくなっていることがわかる。
以上説明したように本発明によれば、Ｉ ｎＧａＡｓＰ
からなる活性層と、該活性層の上に配置されたＩｎＰか
らなるクランド層がＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長
されてなる半導体レーザ素子において、 前記クラッド層中に厚さ ２００Å以下の 表１ １ｎＧａＡｓＰからなるエッチング停止層が挿入されて
いるため、選択エツチングを行うことにより、しきい値
電流のばらつきが減少し、製造歩留まりが向上するとい
う優れた効果がある。
からなる活性層と、該活性層の上に配置されたＩｎＰか
らなるクランド層がＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長
されてなる半導体レーザ素子において、 前記クラッド層中に厚さ ２００Å以下の 表１ １ｎＧａＡｓＰからなるエッチング停止層が挿入されて
いるため、選択エツチングを行うことにより、しきい値
電流のばらつきが減少し、製造歩留まりが向上するとい
う優れた効果がある。
第１図は本発明に係る半導体レーザ素子の一実施例に用
いたエピタキシャルウェハーの断面図、第２図（ａ）〜
（ｅ）は上記実施例の製造工程の説明図、第３図（ａ）
および（ｂ）はそれぞれ従来例および上記実施例のしき
い値電流のばらつきを示すヒストグラム、第４図（ａ）
〜（ｅ）は従来の半導体レーザ素子の製造工程の説明図
である。 ■・・・基板、 活性層、 ４、 チング停止層、 １８・・・レジスト、 １０．２０・・・電極。 ２．１２・・・バッファ層、 ３．１３・・６．１６・
・・クラッド層、 ５・・・エソ７．１７・・・コン
タクト層、 ８．９．１９・・・バンシヘーション膜
、
いたエピタキシャルウェハーの断面図、第２図（ａ）〜
（ｅ）は上記実施例の製造工程の説明図、第３図（ａ）
および（ｂ）はそれぞれ従来例および上記実施例のしき
い値電流のばらつきを示すヒストグラム、第４図（ａ）
〜（ｅ）は従来の半導体レーザ素子の製造工程の説明図
である。 ■・・・基板、 活性層、 ４、 チング停止層、 １８・・・レジスト、 １０．２０・・・電極。 ２．１２・・・バッファ層、 ３．１３・・６．１６・
・・クラッド層、 ５・・・エソ７．１７・・・コン
タクト層、 ８．９．１９・・・バンシヘーション膜
、
Claims (2)
- （１）ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層と、該活性層の上
に配置されたＩｎＰからなるクラッド層がＩｎＰ基板上
にエピタキシャル成長されてなる半導体レーザ素子にお
いて、前記クラッド層中に厚さ２００Å以下のＩｎＧａ
ＡｓＰからなるエッチング停止層が挿入されていること
を特徴とする半導体レーザ素子。 - （２）塩酸とリン酸からなる混合液でＩｎＰクラッド層
をＩｎＧａＡｓＰに対して選択エッチングする工程を含
むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24155390A JPH04120785A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24155390A JPH04120785A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120785A true JPH04120785A (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=17076067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24155390A Pending JPH04120785A (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04120785A (ja) |
-
1990
- 1990-09-12 JP JP24155390A patent/JPH04120785A/ja active Pending
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