JPH0446474B2 - - Google Patents

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JPH0446474B2
JPH0446474B2 JP59167699A JP16769984A JPH0446474B2 JP H0446474 B2 JPH0446474 B2 JP H0446474B2 JP 59167699 A JP59167699 A JP 59167699A JP 16769984 A JP16769984 A JP 16769984A JP H0446474 B2 JPH0446474 B2 JP H0446474B2
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planar
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JP59167699A
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JPS6052080A (ja
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Eruton Akurei Donarudo
Daburyuu Eichi Engeruman Reinhaato
Kobayashi Inoe Teruko
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HP Inc
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Hewlett Packard Co
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Publication date
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Publication of JPS6052080A publication Critical patent/JPS6052080A/ja
Publication of JPH0446474B2 publication Critical patent/JPH0446474B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/40Crystalline structures
    • H10D62/405Orientations of crystalline planes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01Manufacture or treatment
    • H10D64/011Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor
    • H10D64/0116Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor to Group III-V semiconductors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/60Wet etching
    • H10P50/64Wet etching of semiconductor materials
    • H10P50/642Chemical etching
    • H10P50/646Chemical etching of Group III-V materials
    • H10P50/648Anisotropic liquid etching

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非平面形状を有する半導体構造上に自
己整合型で接触部を形成した多層レーザ構造体の
製造方法に関する。
ストライプ構成の半導体レーザー装置は案内構
造が横方向に埋込まれているものが多い。このよ
うな案内構造は普通、多層液体、気相または分子
線エピタキシーによりチヤンネルおよび段または
メサストライプの上に非平面的に成長させて作ら
れる。これら先行技術による構造のほとんどは、
レーザのポンピング電流を横方向埋込み案内構造
自身に閉じ込めるために、最上部エピタキシヤル
層のオーム接触ストライプを再整合するマスキン
グ操作を必要とする。。また優れた性能の装置を
得るにはこの位置合わせの精度が微妙に影響す
る。従来の技術では、ミクロン以内の精度がどう
しても必要であつて、そうでなければ、装置の歩
止りと性能とは甚だしく低下する。したがつて、
位置合わせに際して必要な精度を得るには合せ直
しの工程に長い時間がかかつていた。
先行技術では多層エピタキシー・レーザ装置の
製造でこの長たらしい合せ直し工程程を必要とし
ない手法が二つ知られているが、広くは使われて
いない。更に、これら二つの手法は新たな問題を
欠点とを有する。
二者の中の一つはShima、他によりAppl.Phys.
Lett.38(8),1981年4月15日号に発表されている。
この報告では、自己整合式内部ストライプ技法が
述べられている。そこでは平らでない表面形状を
基板にエツチングまたは削り出しを行う前後に時
間のかかるエピタキシヤル成長工程が必要である
と説明している。これら二つのエピタキシヤル成
長工程を行えば多層エピタキシー構造の製作に当
り一般的に使用されている普通の成長工程に更に
一工程加わることになる。更に、この余分のエピ
タキシヤル成長工程には成長の厚さと厚さの均一
性とに比較的きびしい公差が必要である。また、
他方の手法はMori、他によりJ.Appl.Phys.52(2),
5429、1981年9月号に発表されている。この技術
では制御や再現が難かしい変則な亜鉛拡散工程が
必要である。本発明の実施例によれば、これら先
行技術の自己整合における問題のみならず位置合
わせ直しの技術に特有な問題も容易に解決され
る。
本発明によれば、基板にエツチされあるいは削
り出された平面でないストライブ形の表面形体の
特徴を、成長したエピタキシヤル層の最上層にま
で付与することができるエピタキシヤル工程が選
択される。このようなエピタキシヤル成長工程の
例は有機金属気相成長法(OMVPE)、または有
機金属化学蒸着溶出法(MOCVD)である。こ
の工程では、結晶学的基板方位、ストライプ方
位、基板内の表面形体の断面形状と高さ、たとえ
ば、チヤンネルの深さあるいは段またはメサの高
さ、および多層構造のエピタキシヤル層の厚さを
正しく選定し適格に組合せる。最上部エピタキシ
ヤル層は、現行技術水準の、ドープ量の多いP型
(P+)の接触層、すなわち、「キヤツプ(CaP)
層」になるようにする。多層構造の平らな面上の
このP+キヤツプ層の部分は自由エツチ工程、す
なわち、半導体基板の異なる結晶学的平面に対し
て異なるエツチ速度を使用する工程で選択的に除
去される。エツチング速さを変えてキヤツプ層を
処理するこの新しい方法により自己整合が可能に
なり精密な位置合わせ直し用エツチングマスクの
必要性が無くなる。特に、P+キヤツプ層の選択
された部分がエツチングで除去される場合、スト
ライブ形表面上のP+キヤツプ層の部分だけが残
る。そして最上層の金属化により、残つている
P+キヤツプ層のストライプにのみ非阻止オーム
接触ができ上る。このため、平面でないこれら接
触表面ストライプの下にある領域に、非平面案内
構造の選択的ポンピングが確実に起る。
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第1A図および第1B図は本発明による製造方
法を使用した2チヤンネルメサ案内(TCSM)
型レーザー構造の断面を示すもので、この構造は
寸法b′が1ミクロンと2ミクロンの間にあればO
次の横方向モードで動作することが知られてい
る。n型のGaAs基板ウエーフア5は結晶面
(100)6を持つように方位されている。二つのV
−チヤネル7と7′とは異方性エツチング、たと
えばH2SO4:30%H2O2:H2Oの3:1:20の溶
液を用いて基板表面6内に結晶方向〔011〕に沿
つてエツチされ、その結果(111)A表面7と
7′が露出される。V−チヤネルの深さは代表的
には1.5ミクロンであり、V−チヤネルの中心間
距離は代表的には4ミクロンである。次に4層
のOMVPE成長が続けられ、各層は前述V−チヤ
ネルをその表面形状に関し精密に複製する。すな
わち代表的に1.5ミクロンの厚さのn型Ga1
xAlxAS閉じ込め層2、代表的厚さ0.05ミクロン
のGa1-yAlYAS活性層3、代表的厚さ1.2ミクロン
のP型Ga1-xAlxAs閉じ込め層4、および代表的
厚さが0.3ミクロンのドープ量の多いP型(P+
のGaAsキヤツプ層1が形成される。Alのモル分
量は一般にはx=0.4、y=0.05である。
本発明の実施例によれば、次にマススクしない
ウエーハ表面を(100)平面に対しては速いエツ
チ速度、(111)A平面に対しては遅いエツチ速度
で異方性エツチングする。その結果、P+キヤツ
プ層のストライプ形部分8が第1B図に示すよう
にチヤネル内の(111)A平面上に残り、一方ウ
エーハの平らな(100)方向の表面10上のP+
ヤツプ層は完全に除去されている。次に適格に選
択された金属化層9、たとえば、Ti−Pt二重層
が、P閉じ込め層2に電流阻止接触を、P+キヤ
ツプ層の残りのストライプ8にオーミツク低抵抗
接触をそれぞれ形成するために適用される。この
ようにして、正しい金属化接触が自己整合の方法
で得られる。
P+キヤツプ層を自由エツチングするために、
基板にV−チヤネルをエツチングする際のものと
同じまたは同様な溶液、すなわち、H2SO4:30
%H2O2:H2Oが3:1:20の溶液を使用しても
よい。
エツチング温度21℃でのエツチング速度は
(100)面では約0.7ミクロン/分であるが、(111)
A面では約0.25ミクロン/分にすぎない。このよ
うに、約30秒間エツチすれば厚さ0.3ミクロンの
P+キヤツプ層が(100)面から完全に除去され、
最終的にV−チヤネル内の(111)A面上の元の
P+キヤツプ層に約0.1ミクロンの厚さが残り、活
性層3内に幅′の中央メサストライプを横方向
にポンピングするオーム接触ストライプを提供す
る。
この方法で切子面あたりの出力が少くとも
40mWの安定な単一モードレーザーが製作され
た。これらレーザーの閾値電流は光学キヤビテイ
長を形成する(01)劈開面間の間隔が300ミク
ロンの場合一般的に40mA未満であつた。
第2A図および第2B図は本発明の他の実施例
による製造方法を使用した自己整合型多層レーザ
構造体の断面図である。両図において、(100)方
向のn型GaAs基板5に、たとえば、NH4OH:
30%H2O2:H2Oが3:1:20のエツチング溶液
を用いて、ほぼ四角形状のチヤヤネル7−7′が
〔011〕方位に沿つてエツチされる。そのチヤネル
は典型的には幅8乃至9ミクロン、深さ1ミクロ
ンである。OMVPEにより同様な4層構造が代表
的厚さが2〜3ミクロンのn型閉じ込め層4、典
型的厚さが0.05ミクロンの活性層3、典型的に厚
さが1乃至1.5ミクロンのP型閉じ込め層2、お
よび代表的厚さが0.3ミクロンのP+キヤツプ層1
を有するTCSM構造に対して成長する。
OMVPE成長の特異性のため、基板の四角形のチ
ヤネルは壁面が傾斜し幅b′が一般的には1〜2ミ
クロンの平らな底が活性層3の中に形成され、こ
れが横方向の埋込み案内となり、そして先のとが
つたV−チヤネルがP+キヤツプ層1の最上面に
形成される。このV−チヤネルの側壁は結晶次数
の高い、すなわち(3T1)の平面11−11′を
露出させている。ある異方性エツチング剤を用い
て、この側壁をもう一度ウエーハ表面の(100)
面より遅いエツチング速度でエツチする。たとえ
ば、300mlの30%H2O2内に56.5gのHa2HPO4
12H2Oを溶かして30℃に加熱しNaOHの10モル
溶液を加えてPHを7.6に調節した溶液を約60秒間
噴霧エツチング工程に適用したウエーハの(100)
面10からP+キヤツプ層を選択的に除去するこ
とができる。次に、適当な金属化、たとえば、
Ti−Ptが形成される。これはV−チヤネルに沿
つて残つているP+キヤツプ層のストライプ8の
部分にのみ非阻止オーム接触を作り、電流を下の
埋込み横方向案内構造に閉じ込める。
本発明による自己整合式接触化技法は半導体装
置中に任意の非平面案内構造をもつ場合に有用で
ある。本発明では結晶方位によりエツチング速度
が異なることを自己整合工程に利用し、精密な位
置合わせ直し用エツチング工程を不要とする。本
発明では非平面形状と必要な金属化接触特性とが
二つの最上層、たとえば、第1,2図の層1と2
とに対して維持されているかぎり、成長されるエ
ピタキシヤル層の数は重大ではない。本発明によ
る技法はチヤネルあるいはメサストライプのアレ
イを備えている構造、および単一の段状ストライ
プを有する構造に特に有用である。要約すれば、
本技法は図における層1のような最上層またはキ
ヤツプ層が適格に選定された金属化層に対し低抵
抗オーム接触を形成するように設計され、図の層
2のような最上層の次の層がこの金属化層に阻止
接触をなすように設計されている場合には、ここ
に述べたGaAs/(GaAl)As系以外の多層へテ
ロ構造型ダイオードレーザを製作するに適当な任
意の半導体材料あるいは合金系に適用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
1A図および第1B図は本発明の一実施例によ
る製造方法を使用した自己整合型多層レーザ構造
体の断面図、第2A図および第2B図は本発明の
他の実施例による製造方法を使用した自己整合型
多層レーザ構造体の断面図である。 1…GaAsキヤツプ層、2…Ga1-XAlxAs層、
3…Ga1-YAlYAs層、4…Ga1-xAlxAs層、5…
GaAs層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板を異方性エツチングして半導体基
    板表面に非平面部分を形成する工程と、前記半導
    体基板表面上に前記非平面部分が複製された複数
    個のエピタキシヤル層を形成する工程と、前記エ
    ピタキシヤル層の最上層を異方性エツチングして
    前記非平面部分には前記最上層を残し、その他の
    平面部分では前記最上層を除去する選択的最上層
    除去工程と、前記最上層が除去された部分と除去
    されていない部分とに金属層を形成し、これら部
    分において異なる電気的接触状態を作り出す工程
    とを有する自己整合型多層レーザ構造体の製造方
    法。 2 前記非平面部分はV字型である特許請求の範
    囲第1項に記載の自己整合型多層レーザ構造体の
    製造方法。 3 前記非平面部分は四角形状である特許請求の
    範囲第1項に記載の自己整合型多層レーザ構造体
    の製造方法。
JP59167699A 1983-08-12 1984-08-10 自己整合型多層レーザ構造体の製造方法 Granted JPS6052080A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/522,918 US4623427A (en) 1983-08-12 1983-08-12 Means and method for a self-aligned multilayer laser epitaxy structure device
US522918 1983-08-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6052080A JPS6052080A (ja) 1985-03-23
JPH0446474B2 true JPH0446474B2 (ja) 1992-07-30

Family

ID=24082915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59167699A Granted JPS6052080A (ja) 1983-08-12 1984-08-10 自己整合型多層レーザ構造体の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4623427A (ja)
EP (1) EP0137573A3 (ja)
JP (1) JPS6052080A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
US4623427A (en) 1986-11-18
EP0137573A2 (en) 1985-04-17
EP0137573A3 (en) 1988-01-13
JPS6052080A (ja) 1985-03-23

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