JPH04303985A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH04303985A JPH04303985A JP9334691A JP9334691A JPH04303985A JP H04303985 A JPH04303985 A JP H04303985A JP 9334691 A JP9334691 A JP 9334691A JP 9334691 A JP9334691 A JP 9334691A JP H04303985 A JPH04303985 A JP H04303985A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光交換ないしは光情報処
理装置等で利用される半導体レーザの製造方法に関する
。
理装置等で利用される半導体レーザの製造方法に関する
。
【０００２】
【従来の技術】従来から、溝領域にはさまれた発光領域
を有する半導体レーザが知られており、その製造方法の
一例が特願平２−２２２９２９号に報告されている。
を有する半導体レーザが知られており、その製造方法の
一例が特願平２−２２２９２９号に報告されている。
【０００３】この半導体レーザの製造方法においては、
まずｎ型ＧａＡｓ基板上に約１μｍのｎ型クラッド層と
、ＧａＡｓ量子井戸層及びＡｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ閉じ込め層からなる量子井戸活性層と、厚さ約１μｍ
のＰ型クラッド層と、厚さ約１０００ÅのＧａＡｓキャ
ップ層とを順次に形成する。次に、幅約３μｍ〜１０μ
ｍ、間隔１μｍ〜１００μｍの平行な２本のストライプ
状領域を量子井戸活性層が露出するまでエッチング除去
し、ストライプ状の発光領域を形成する。この後にＳｉ
Ｎ膜を全面に形成し、その後フォトレジストを塗布して
平坦化する。次にこのフォトレジストを反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）を用いてエッチング除去し、成長表
面に露出したＳｉＮ膜のみを除去する。この後に熱処理
をほどこし、発光領域の側面近傍の量子井戸活性層を無
秩序化することにより埋め込み構造を形成する製造方法
となっている。
まずｎ型ＧａＡｓ基板上に約１μｍのｎ型クラッド層と
、ＧａＡｓ量子井戸層及びＡｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ閉じ込め層からなる量子井戸活性層と、厚さ約１μｍ
のＰ型クラッド層と、厚さ約１０００ÅのＧａＡｓキャ
ップ層とを順次に形成する。次に、幅約３μｍ〜１０μ
ｍ、間隔１μｍ〜１００μｍの平行な２本のストライプ
状領域を量子井戸活性層が露出するまでエッチング除去
し、ストライプ状の発光領域を形成する。この後にＳｉ
Ｎ膜を全面に形成し、その後フォトレジストを塗布して
平坦化する。次にこのフォトレジストを反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）を用いてエッチング除去し、成長表
面に露出したＳｉＮ膜のみを除去する。この後に熱処理
をほどこし、発光領域の側面近傍の量子井戸活性層を無
秩序化することにより埋め込み構造を形成する製造方法
となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の半導体レーザの製造方法では、平坦化したフォト
レジストをエッチングするさいに反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）を用いているが、ＲＩＥを用いた場合、バ
ックグラウンドの真空度及びエッチング時のガス圧力の
変化や反応容器内壁の状態により、プラズマ状態が異な
るため、エッチングレートも変化し、エッチング量の精
密な制御が困難であった。そのため毎回素子特性にバラ
ツキが生じるという問題点があった。
従来の半導体レーザの製造方法では、平坦化したフォト
レジストをエッチングするさいに反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）を用いているが、ＲＩＥを用いた場合、バ
ックグラウンドの真空度及びエッチング時のガス圧力の
変化や反応容器内壁の状態により、プラズマ状態が異な
るため、エッチングレートも変化し、エッチング量の精
密な制御が困難であった。そのため毎回素子特性にバラ
ツキが生じるという問題点があった。
【０００５】また、エッチング量の精密な制御が困難で
あるために、半導体成長表面のみを露出させるためには
、試料をＲＩＥ装置から取り出して、断面を例えば走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察し、エッチング量をチ
ェックしながらエッチングを行わなければならず、その
ため当プロセス工程に時間がかかるという問題点があっ
た。
あるために、半導体成長表面のみを露出させるためには
、試料をＲＩＥ装置から取り出して、断面を例えば走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察し、エッチング量をチ
ェックしながらエッチングを行わなければならず、その
ため当プロセス工程に時間がかかるという問題点があっ
た。
【０００６】本発明の目的は、平坦化層のエッチングを
制御性良く短時間に行うことが出来、そのため毎回均一
な素子特性が得られる半導体レーザの製造方法を提供す
ることにある。
制御性良く短時間に行うことが出来、そのため毎回均一
な素子特性が得られる半導体レーザの製造方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１のクラッ
ド層を形成する工程と、この第１のクラッド層の上に活
性層を形成する工程と、この活性層の上に第２のクラッ
ド層を形成する工程と、この第２クラッド層形成工程の
後に前記活性層近傍までエッチング除去された溝領域に
はさまれたストライプ状、または該溝領域に囲まれた円
柱状若しくは四角柱状の発光領域を形成する工程と、こ
の発光領域形成工程の後に平坦化層を全面に形成し、ウ
ェーリー表面を平坦化する工程と、この平坦化工程の後
に該平坦化層からの発光を検出しながら、該平坦化層を
エッチングし、上記溝領域以外の平坦化層をエッチング
除去する工程とを少くとも有することを特徴とする半導
体レーザの製造方法である。
ド層を形成する工程と、この第１のクラッド層の上に活
性層を形成する工程と、この活性層の上に第２のクラッ
ド層を形成する工程と、この第２クラッド層形成工程の
後に前記活性層近傍までエッチング除去された溝領域に
はさまれたストライプ状、または該溝領域に囲まれた円
柱状若しくは四角柱状の発光領域を形成する工程と、こ
の発光領域形成工程の後に平坦化層を全面に形成し、ウ
ェーリー表面を平坦化する工程と、この平坦化工程の後
に該平坦化層からの発光を検出しながら、該平坦化層を
エッチングし、上記溝領域以外の平坦化層をエッチング
除去する工程とを少くとも有することを特徴とする半導
体レーザの製造方法である。
【０００８】
【作用】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）では非エッ
チング物質もプラズマ中で励起され発光し、このときの
発光強度は非エッチング物質の量に比例する。
チング物質もプラズマ中で励起され発光し、このときの
発光強度は非エッチング物質の量に比例する。
【０００９】前記本発明による半導体レーザの製造方法
によれば、エッチング開始時は試料前面にフォトレジス
トが塗布されているからフォトレジストを構成する有機
物質からの発光が顕著にみられる。しかしながら半導体
成長表面が露出した時にはフォトレジストは溝領域のみ
に残り、この溝領域の面積はウェーハ全体の面積に比べ
て著しく小さいので、フォトレジストを構成する有機物
質からの発光強度は著しく減少する。従って、フォトレ
ジストを構成する有機物質からの発光強度をモニターし
ながらエッチングを行うことにより、制御性・再現性良
く平坦化層に用いてフォトレジストをエッチングするこ
とが出来る。
によれば、エッチング開始時は試料前面にフォトレジス
トが塗布されているからフォトレジストを構成する有機
物質からの発光が顕著にみられる。しかしながら半導体
成長表面が露出した時にはフォトレジストは溝領域のみ
に残り、この溝領域の面積はウェーハ全体の面積に比べ
て著しく小さいので、フォトレジストを構成する有機物
質からの発光強度は著しく減少する。従って、フォトレ
ジストを構成する有機物質からの発光強度をモニターし
ながらエッチングを行うことにより、制御性・再現性良
く平坦化層に用いてフォトレジストをエッチングするこ
とが出来る。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１１】図１〜図６は本発明の一実施例を説明する
ための各製造工程における半導体レーザ結晶の断面図、
図７は測定の一例を示すための図である。
ための各製造工程における半導体レーザ結晶の断面図、
図７は測定の一例を示すための図である。
【００１２】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に第１のクラ
ッド層として不純物濃度が１〜３×１０１８ｃｍ−３で
Ａｌ組成比ｘが０．５〜０．７であるＡｌｘ Ｇａ１−
ｘ Ａｓからなるｎ型クラッド層２を約１μｍ形成する
。次に、このｎ型クラッド層２上に不純物濃度が約１×
１０１７ｃｍ−３でｎ型のＡｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ閉じ込め層約１０００Åと厚さ約１００ÅのＧａＡｓ
量子井戸層と不純物濃度が約１×１０１７ｃｍ−３でｐ
型のＡｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ閉じ込め層約１００
０Åとからなる量子井戸活性層３を形成する。この量子
井戸活性層３の上に第２のクラッド層として不純物濃度
が１〜３×１０１８ｃｍ−３でＡｌ組成比ｘが０．５〜
０．７であるＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓからなるｐ型ク
ラッド層４を約１μｍ形成する。このｐ型クラッド層４
の上に不純物濃度が約１×１０１９ｃｍ−３でｐ型のＧ
ａＡｓキャップ層５を約１０００〜５０００Å形成する
。
ッド層として不純物濃度が１〜３×１０１８ｃｍ−３で
Ａｌ組成比ｘが０．５〜０．７であるＡｌｘ Ｇａ１−
ｘ Ａｓからなるｎ型クラッド層２を約１μｍ形成する
。次に、このｎ型クラッド層２上に不純物濃度が約１×
１０１７ｃｍ−３でｎ型のＡｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａ
ｓ閉じ込め層約１０００Åと厚さ約１００ÅのＧａＡｓ
量子井戸層と不純物濃度が約１×１０１７ｃｍ−３でｐ
型のＡｌ０．３ Ｇａ０．７ Ａｓ閉じ込め層約１００
０Åとからなる量子井戸活性層３を形成する。この量子
井戸活性層３の上に第２のクラッド層として不純物濃度
が１〜３×１０１８ｃｍ−３でＡｌ組成比ｘが０．５〜
０．７であるＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓからなるｐ型ク
ラッド層４を約１μｍ形成する。このｐ型クラッド層４
の上に不純物濃度が約１×１０１９ｃｍ−３でｐ型のＧ
ａＡｓキャップ層５を約１０００〜５０００Å形成する
。
【００１３】これまでの工程は成長室において分子線エ
ピタキシー（ＭＢＥ）法等により行う。
ピタキシー（ＭＢＥ）法等により行う。
【００１４】次に成長した基板上にＳｉＯ２ 、ＳｉＮ
等の絶縁膜あるいはフォトレジストを約３０００Å〜５
μｍ形成し、フォトリソグラフィ法により幅約３μｍ〜
１０μｍ、間隔１μｍ〜１００μｍの平行な２本のスト
ライプ状領域を除去し、マスク６を形成する。その後こ
のマスク６を用いてＣｌ２ プラズマによる反応性イオ
ンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法等のドライエッチン
グ技術により、少くとも量子井戸活性層３が露出するま
でエッチングを行い、溝領域７を形成する（図１）。こ
のとき、この溝領域７に挟まれたストライプ状の発光領
域８が形成される。この後にＳｉＯ２ またはＳｉＮ膜
等の絶縁膜９を全面に形成し、その後平坦化層としてフ
ォトレジスト１０を溝領域７が埋まるように全面に塗布
する。 この時溝領域７の面積はウェーハ全体に対して著しく小
さいためフォトレジスト１０の粘性によりフォトレジス
ト１０はほぼ平坦に塗布される（図２）。
等の絶縁膜あるいはフォトレジストを約３０００Å〜５
μｍ形成し、フォトリソグラフィ法により幅約３μｍ〜
１０μｍ、間隔１μｍ〜１００μｍの平行な２本のスト
ライプ状領域を除去し、マスク６を形成する。その後こ
のマスク６を用いてＣｌ２ プラズマによる反応性イオ
ンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法等のドライエッチン
グ技術により、少くとも量子井戸活性層３が露出するま
でエッチングを行い、溝領域７を形成する（図１）。こ
のとき、この溝領域７に挟まれたストライプ状の発光領
域８が形成される。この後にＳｉＯ２ またはＳｉＮ膜
等の絶縁膜９を全面に形成し、その後平坦化層としてフ
ォトレジスト１０を溝領域７が埋まるように全面に塗布
する。 この時溝領域７の面積はウェーハ全体に対して著しく小
さいためフォトレジスト１０の粘性によりフォトレジス
ト１０はほぼ平坦に塗布される（図２）。
【００１５】この後に酸素イオン１１を用いた反応性イ
オンビームエッチング（ＲＩＥ）を用い、フォトレジス
ト１０を基板表面と平行にエッチングする。この時エッ
チングされたフォトレジストを構成する有機物質１２は
ＲＩＥ装置内のプラズマにより励起され発光１３し、そ
の発光強度はエッチングされたフォトレジストの量に比
例する。エッチング開始時から成長基板表面が露出され
るまではウェーハ全面にわたってフォトレジストが塗布
されているので、フォトレジストを構成する有機物質１
２からの強い発光１３が観察される（図３及び図７
Ａ領域）。
オンビームエッチング（ＲＩＥ）を用い、フォトレジス
ト１０を基板表面と平行にエッチングする。この時エッ
チングされたフォトレジストを構成する有機物質１２は
ＲＩＥ装置内のプラズマにより励起され発光１３し、そ
の発光強度はエッチングされたフォトレジストの量に比
例する。エッチング開始時から成長基板表面が露出され
るまではウェーハ全面にわたってフォトレジストが塗布
されているので、フォトレジストを構成する有機物質１
２からの強い発光１３が観察される（図３及び図７
Ａ領域）。
【００１６】ところがフォトレジストのエッチングによ
り成長基板表面が露出されると、エッチングされるフォ
トレジストは溝領域に残っているだけであり、この溝領
域の面積はウェーハ全体に比べ著しく小さいので、発光
強度は著しく減少する。（図４及び図７のＢ点）。
り成長基板表面が露出されると、エッチングされるフォ
トレジストは溝領域に残っているだけであり、この溝領
域の面積はウェーハ全体に比べ著しく小さいので、発光
強度は著しく減少する。（図４及び図７のＢ点）。
【００１７】従って、ＲＩＥ装置のビューポートから例
えばオプティカルファイバーなどを用いて、フォトレジ
ストを構成する有機物質１２からの発光１３を検出しな
がらエチングを行えば、図７に示す発光強度の時間に対
する変化が観測される。これより、同図中のＢ点の時間
でエッチングを停止すれば、成長表面が完全に露出し、
しかも溝領域のフォトレジストは成長表面と等しくする
ことが出来る。従って、本製造方法によれば、発光領域
８上のフォトレジストの残留によるコンタクト抵抗の増
大や、溝領域のフォトレジストがオーバーエッチングさ
れることによる漏れ電流の発生などが生じることなく、
良好な特性の素子を再現性良く製造することが出来る。
えばオプティカルファイバーなどを用いて、フォトレジ
ストを構成する有機物質１２からの発光１３を検出しな
がらエチングを行えば、図７に示す発光強度の時間に対
する変化が観測される。これより、同図中のＢ点の時間
でエッチングを停止すれば、成長表面が完全に露出し、
しかも溝領域のフォトレジストは成長表面と等しくする
ことが出来る。従って、本製造方法によれば、発光領域
８上のフォトレジストの残留によるコンタクト抵抗の増
大や、溝領域のフォトレジストがオーバーエッチングさ
れることによる漏れ電流の発生などが生じることなく、
良好な特性の素子を再現性良く製造することが出来る。
【００１８】また、本製造方法によれば、エッチングを
中断させることなくエッチング量を観測出来るので、プ
ロセス工程にかかる時間を大幅に短縮することが出来る
。
中断させることなくエッチング量を観測出来るので、プ
ロセス工程にかかる時間を大幅に短縮することが出来る
。
【００１９】この後、成長表面に露出した絶縁膜９のみ
を除去する。この工程の後に例えばフェイス・トゥーフ
ェイス法等を用い、７００℃〜９００℃で熱処理をほど
こす。この工程により絶縁膜９中から空孔等の欠陥が導
入され、溝領域７の部分のみに半導体変成層１４が形成
され、発光領域８の側面近傍の量子井戸活性層は無秩序
化され、埋め込み構造が形成される（図５）。
を除去する。この工程の後に例えばフェイス・トゥーフ
ェイス法等を用い、７００℃〜９００℃で熱処理をほど
こす。この工程により絶縁膜９中から空孔等の欠陥が導
入され、溝領域７の部分のみに半導体変成層１４が形成
され、発光領域８の側面近傍の量子井戸活性層は無秩序
化され、埋め込み構造が形成される（図５）。
【００２０】この後にＰ側電極１５としてＧｒ／Ａｕを
全面に形成した後に、フォトリソグラフィ法によりスト
ライプ状の発光領域８以外のＣｒ／Ａｕをエッチング除
去する。最後にｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１
６としてＡｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉを形成し、図６に示す
半導体レーザが完成する。
全面に形成した後に、フォトリソグラフィ法によりスト
ライプ状の発光領域８以外のＣｒ／Ａｕをエッチング除
去する。最後にｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１
６としてＡｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉを形成し、図６に示す
半導体レーザが完成する。
【００２１】上記実施例において材料系はＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系としたがこれに限らず他の材料系、例えば
ＩｕＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系においても本発明は適用でき
る。上記実施例においてレーザ構造は量子井戸の無秩序
化を用いた埋め込み構造としたが、これに限らず他のレ
ーザ構造、例えばリッジ導波路構造においても本発明は
適用できる。
ｌＧａＡｓ系としたがこれに限らず他の材料系、例えば
ＩｕＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系においても本発明は適用でき
る。上記実施例においてレーザ構造は量子井戸の無秩序
化を用いた埋め込み構造としたが、これに限らず他のレ
ーザ構造、例えばリッジ導波路構造においても本発明は
適用できる。
【００２２】上記実施例において活性層は単一量子井戸
としたが、これに限らず、多重量子井戸或は厚膜を活性
層としても本発明は適用できる。
としたが、これに限らず、多重量子井戸或は厚膜を活性
層としても本発明は適用できる。
【００２３】上記実施例においては、レーザ共振器が基
板に平行な端面出射型レーザとしたがこれに限らずレー
ザ共振器が基板と垂直方向に形成される面発光型レーザ
においても本発明は適用できる。
板に平行な端面出射型レーザとしたがこれに限らずレー
ザ共振器が基板と垂直方向に形成される面発光型レーザ
においても本発明は適用できる。
【００２４】上記実施例においては平坦化層としてフォ
トレジストを用いるとしたが、これに限らず他の有機物
、例えばポリイミド等を用いても本発明は適用できる。
トレジストを用いるとしたが、これに限らず他の有機物
、例えばポリイミド等を用いても本発明は適用できる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子特性の再現性が良く、しかもプロセス工程を短縮す
ることができる。
素子特性の再現性が良く、しかもプロセス工程を短縮す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例における第１の工程で形成さ
れる構造を示す断面図。
れる構造を示す断面図。
【図２】その実施例における第２の工程で形成される構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図３】その実施例における第３の工程で形成される構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図４】その実施例における第４の工程で形成される構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図５】その実施例における第５の工程で形成される構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図６】その実施例における第６の工程で形成される構
造を示す断面図。
造を示す断面図。
【図７】その実施例における測定の一例を示すための特
性図。
性図。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２ ｎ型クラッド層
３ 量子井戸活性層
４ Ｐ型クラッド層
５ ＧａＡｓキャップ層
６ マスク
７ 溝領域
８ 発光領域
９ 絶縁膜
１０ フォトレジスト
１１ 酸素イオン
１２ 有機物質
１３ 発光
１４ 半導体変成層
１５ Ｐ側電極
１６ ｎ型電極
Claims (1)
- 【請求項１】 第１のクラッド層を形成する工程と、
この第１のクラッド層の上に活性層を形成する工程と、
この活性層の上に第２のクラッド層を形成する工程と、
この第２クラッド層形成工程の後に前記活性層近傍まで
エッチング除去された溝領域にはさまれたストライプ状
、または該溝領域に囲まれた円柱状若しくは四角柱状の
発光領域を形成する工程と、この発光領域形成工程の後
に平坦化層を前面に形成し、ウェーリー表面を平坦化す
る工程と、この平坦化工程の後に該平坦化層からの発光
を検出しながら、該平坦化層をエッチングし、上記溝領
域以外の平坦化層をエッチング除去する工程とを少くと
も有することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9334691A JPH04303985A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9334691A JPH04303985A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303985A true JPH04303985A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=14079711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9334691A Withdrawn JPH04303985A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04303985A (ja) |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP9334691A patent/JPH04303985A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |