JPH0521891A - 埋込み構造半導体レーザの製造方法 - Google Patents

埋込み構造半導体レーザの製造方法

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JPH0521891A
JPH0521891A JP17205991A JP17205991A JPH0521891A JP H0521891 A JPH0521891 A JP H0521891A JP 17205991 A JP17205991 A JP 17205991A JP 17205991 A JP17205991 A JP 17205991A JP H0521891 A JPH0521891 A JP H0521891A
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Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 埋込み層の平坦性を実現し、高性能な半導体
レーザが製作できる半導体レーザ製造方法を提供する。 〔構成〕 n形InP半導体基板1または該基板1上に
バッファ層1bが形成されている基板上に、活性層2、
p形InPクラッド層3を堆積し、前記クラッド層3、
活性層2もしくはバッファ層1bを選択的にエッチング
してメサ構造を形成し、該メサ構造以外の領域をp形I
nP電流ブロック層5及びVI族ドーパントを用いたn形
InP電流閉じ込め層6で埋込み、電流狭窄及び光閉じ
込め層を形成し、該基板全面にp形InPクラッド層7
とp形キャップ層8を堆積する半導体レーザの製造方法
である。 〔効果〕 レーザ特性の均一性,制御性を向上すること
ができ、さらに、レーザ製作の歩留まりを向上すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機金属気相成長法を
用いた埋込み構造半導体レーザの製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】埋込み構造半導体レーザを製作する場
合、活性領域を含んだメサ構造を選択的に埋め込む工程
が必要である。この工程を有機金属気相成長法を用いて
行う場合、有機金属気相成長法が非平衡輸送律則である
ためにメサ両端に異常成長が発生し、メサ構造を平坦に
埋め込むことが困難であった。そのため、従来技術にお
いては図8に示すように、高さを低く(厚さh<1μ
m)抑えたメサ構造を用い、2回の埋込み成長を行うこ
とにより、埋込み構造レーザ素子を製作したり、また、
図9に示すようにメサ高の高いメサ構造を用いたいとき
は、メサ上部の選択マスクに庇を形成してメサ両端の成
長を抑えるメサ構造を用いて埋込み成長を行いレーザ構
造を製作したりしていた。なお、図8及び図9におい
て、11aはn形基板、11bはn形バッファ層、12は
活性層、13はp形クラッド層、14はSiO2膜、15
はp形電流ブロック層、16はn形電流閉じ込め層、1
7はp形オーバークラッド層、18はp形キャップ層で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高さを
低く抑えたメサ構造を用いた場合、埋込み層でp・n逆
バイアスにより十分な電流ブロックを行うためには1.
5〜2.0μm程度の膜厚が必要であり、メサ両端の埋込
み層が大きく盛り上がる(1.0μm以上)ことになる。
そのため、2回目の埋込み成長で基板全面に成長を行っ
て素子表面の平坦化を行うことが困難であり、その後の
電極分離、素子間分離の工程に支障をきたすことにな
る。また、庇付き選択マスクを用いる場合はメサ構造形
成にウェットエッチングを用いる必要があり、メサ形状
の制御性の点で問題があった。そのため、レーザ特性の
均一性、制御性の低下、レーザ製作の歩留まりの低下の
原因になった。
【0004】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、メサ構造埋込み成
長時にVI族のドーパントを用いた高濃度n形InPを使
用することにより、埋込み層の平坦性を実現し、高性能
な半導体レーザの製作が可能な技術を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の(1)手段である半導体レーザの製造方法
おいては、n形InP半導体基板上または該基板上にn
形InPバッファ層が形成されている基板上に、活性層
とp形InPクラッド層を堆積する工程と、該基板表面
をストライプ状にマスクし、前記クラッド層,活性層,
バッファ層または当該半導体基板を選択的にエッチング
してメサ構造を形成する工程と、該メサ構造上面のマス
クを用いてメサ構造以外の領域をp形InP電流ブロッ
ク層及びVI族ドーパントを用いたn形InP電流閉じ込
め層で埋込み、電流狭窄及び光閉じ込め層を形成する工
程と、メサ構造上面のマスクを除去し、該基板全面にp
形InPクラッド層とp形キャップ層を堆積する工程を
備えたことを最も主要な特徴とする。
【0006】(2)手段である半導体レーザの製造方法
においては、n形InP半導体基板上または該基板上に
n形InPバッファ層が形成されている基板上に、活性
層,p形InPクラッド層,p形キャップ層を堆積する
工程と、該基板表面をストライプ状にマスクし、前記キ
ャップ層,クラッド層,活性層,バッファ層または当該
半導体基板を選択的にエッチングしてメサ構造を形成す
る工程と、該メサ構造上面のマスクを用いてメサ構造以
外の領域をp形InP電流ブロック層及びVI族ドーパン
トを用いたn形InP電流閉じ込め層で埋込み、電流狭
窄及び光閉じ込め層を形成する工程を備えたことを特徴
とする。
【0007】
【作用】前述の手段によれば、有機金属気相成長法を用
いたメサ構造埋込み工程において、n形InP埋込み層
にVI族ドーパントを用い、VI族ドーパント高濃度ドーピ
ングn形InPに特徴的な(100)ファッセットを出
した成長過程を利用して、メサ両端の埋込み層の異常成
長及び盛り上がりを抑制し、埋込み層表面を平坦化でき
る。
【0008】すなわち、従来の技術では、有機金属気相
成長法で埋込み成長を行う場合は異常成長を抑え、平坦
性を向上させるためにメサ高を低く抑えたり、庇付き選
択マスクを用いたりしているので、メサを低く抑えた場
合は平坦な結晶表面を得ることが困難であり、また、庇
を製作するためにはウェットエッチングを用いるためメ
サ形状の制御性に問題が残る。しかし、本発明では、特
別なメサ構造を用いることなく有機金属気相成長特有の
成長機構を利用することにより、埋込み層を平坦化する
ことができ、低いメサ構造を用いた場合でも平坦な素子
表面を得ることが可能である。また、高いメサを用いる
場合でも庇を形成することなく異常成長はもちろん埋込
み層の大きな盛り上がりも抑制して埋め込むことが可能
であり、ドライエッチングのみにより形成したメサ構造
を使用することが可能である。これらにより、レーザ特
性の均一性,制御性を向上することができ、さらにレー
ザ製作の歩留を向上することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0010】〔実施例1〕図1乃至図4は、本発明の半
導体レーザの製造方法の実施例1を説明するための製造
工程における各部の断面図である。
【0011】本実施例1の半導体レーザの製造方法は、
まず、図1に示すように、(100)面n形InP基板
1a上に、Seドープn形InPバッファ層1b(厚さd=
2.0μm),アンドープInGaAsP活性層2(厚さd
=0.1μm)及びp形InPクラッド層3(厚さd=0.
3μm)をMOVPE法によって成長する。この成長面
上にスパッタリング法によってSiO2膜4を堆積する。
【0012】次に、図2に示すように、前記SiO2膜4
をフォトグラフィ技術によって<011>方向にストラ
イプ幅1.5μmのSiO2ストライプマスク4Aを形成す
る。そして、塩素アルゴン系のリアクティブイオンエッ
チング(RIE)装置を使用して高さ1.0μm程度のメ
サ構造を形成する。この時、メサ構造の形成はすべてド
ライプロセスで行われるため、メサ形状は高い制御性を
持つ。
【0013】次に、図3に示すように、メサ構造上面の
SiO2膜4からなるSiO2ストライプマスク4Aをその
まま選択成長用マスクとして用い、メサ構造以外の領域
を埋め込むようにして、MOVPE法を用いてZnドー
プp形InP電流ブロック層5、Seドープn形InP電
流閉じ込め層6を成長する。p形InP層5、n形InP
層6は、電流狭窄及び光閉じ込め層として働く。この
時、n形InP層6のSeドープ量を5×1018〔atoms/
cm3〕以上にすると、メサ構造側面のn形InP埋込み層
は、(100)ファッセットを出した成長となり、(1
00)ファッセット面の成長が抑制され、(100)オ
フアングル部の成長速度が早くなるため、埋込み層表面
が(100)面を出した平坦な形状となる。次に、HF
によってメサ上部のSiO2膜4を除去する。
【0014】その後、図4に示すように、基板全面にp
形InPオーバークラッド層7(厚さd=1.0μm)、
p形InGaAsPキャップ層8(厚さd=0.5μm)を
成長する。埋込み成長を行った時点でほぼ平坦な結晶表
面が得られているために、基板全面に成長を行った後は
まったく平坦な表面を持つ素子構造となる。
【0015】〔実施例2〕図5乃至図7は、本発明の半
導体レーザの製造方法の実施例2を説明するための製造
工程における各部の断面図である。
【0016】本実施例2の半導体レーザの製造方法は、
まず、図5に示すように、(100)面n形InP基板
1a上にSeドープn形InPバッファ層1b(厚さd=
2.0μm)、アンドープInGaAsP活性層2(厚さd
=0.1μm)、p形InPクラッド層3(厚さd=1.2
μm)、p形InGaAsPキャップ層8(厚さd=0.5
μm)をMOVPE法によって成長する。この成長面に
スパッタリング法によってSiO2膜4を堆積する。
【0017】次に、図6に示すように、前記SiO2膜4
をフォトグラフィ技術によって<011>方向にストラ
イプ幅1.5μmのSiO2ストライプマスク4Aを形成す
る。そして、塩素アルゴン系のリアクティブイオンエッ
チング(RIE)装置を使用して高さ2.0μm程度のメ
サ構造を形成する。
【0018】次に、図7に示すように、メサ構造上面の
SiO2膜4からなるSiO2ストライプマスク4Aをその
まま選択成長用マスクとして用い、メサ構造以外の領域
を埋め込むようにして、MOVPE法を用いてZnドー
プp形InP電流ブロック層5、Seドープn形InP電
流閉じ込め層6を成長する。p形InP層5、n形InP
層6は、電流狭窄及び光閉じ込め層として働く。この
時、n形InP層6のSeドープ量を5×1018〔atoms/
cm3〕以上にすると、メサ構造側面のn形InP埋込み層
は、(100)ファッセットを出した成長となり、(1
00)ファッセット面の成長が抑制され、(100)オ
フアングル部の成長速度が早くなるため、埋込み層表面
が(100)面を出した平坦な形状となる。さらに、H
Fによってメサ上面のSiO2膜4を除去し素子構造を形
成する。
【0019】このようにして製作した素子は、埋込み成
長過程の特性を利用したものであり、メサ構造を制限す
ることがなく、表面が平坦なレーザ素子を製作すること
が可能である。
【0020】前記実施例の中でメサ構造形成方法として
塩素アルゴン系ドライエッチングを用いたが、他の方法
でメサ構造の形成を行っても良い。
【0021】また、前記実施例では、VI族ドーパントと
してSeを用いたが、S,Teを用いても可能なことは、
容易に類推できる。
【0022】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されることな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得る
ことはいうまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、埋込み成長時にVI族のドーパントを用いた高濃度の
n形InPを使用することにより、半導体レーザ素子表
面の平坦性を向上させることができるので、素子形成後
のプロセス、例えば、電極分離などが容易に行うことが
できる。また、使用するメサ構造は、庇を形成する等の
制限がなくドライエッチングのみで形成することができ
るので、レーザ特性の均一性,制御性を向上することが
でき、さらに、レーザ製作の歩留まりを向上することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例1
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図2】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例1
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図3】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例1
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図4】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例1
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図5】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例2
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図6】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例2
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図7】 本発明の半導体レーザの製造方法の実施例2
を説明するための製造工程における各部の断面図、
【図8】 従来の半導体レーザの製造方法の問題点を説
明するための断面図、
【図9】 従来の半導体レーザの製造方法の問題点を説
明するための断面図。
【符号の説明】
1a…n形InP基板、1b…Seドープn形InPバッフ
ァ層、2…アンドープInGaAsP活性層、3…p形In
Pクラッド層、4…SiO2膜、4A…SiO2ストライプ
マスク、5…p形InP電流ブロック層、6…n形InP
電流閉じ込め層、7…p形InPオーバークラッド層、
8…p形InGaAsPキャップ層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n形InP半導体基板上または該基板上
    にn形InPバッファ層が形成されている基板上に、活
    性層とp形InPクラッド層を堆積する工程と、該基板
    表面をストライプ状にマスクし、前記クラッド層,活性
    層,バッファ層または当該半導体基板を選択的にエッチ
    ングしてメサ構造を形成する工程と、該メサ構造上面の
    マスクを用いてメサ構造以外の領域をp形InP電流ブ
    ロック層及びVI族ドーパントを用いたn形InP電流閉
    じ込め層で埋込み、電流狭窄及び光閉じ込め層を形成す
    る工程と、メサ構造上面のマスクを除去し、該基板全面
    にp形InPクラッド層とp形キャップ層を堆積する工
    程を備えたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  2. 【請求項2】 n形InP半導体基板上または該基板上
    にn形InPバッファ層が形成されている基板上に、活
    性層,p形InPクラッド層,p形キャップ層を堆積す
    る工程と、該基板表面をストライプ状にマスクし、前記
    キャップ層,クラッド層,活性層,バッファ層または当
    該半導体基板を選択的にエッチングしてメサ構造を形成
    する工程と、該メサ構造上面のマスクを用いてメサ構造
    以外の領域をp形InP電流ブロック層及びVI族ドーパ
    ントを用いたn形InP電流閉じ込め層で埋込み、電流
    狭窄及び光閉じ込め層を形成する工程を備えたことを特
    徴とする半導体レーザの製造方法。
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US08/133,507 US5470785A (en) 1991-07-12 1993-10-07 Method of manufacturing buried heterostructure semiconductor laser

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7701993B2 (en) 2004-05-26 2010-04-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Semiconductor optical device and a method of fabricating the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7701993B2 (en) 2004-05-26 2010-04-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Semiconductor optical device and a method of fabricating the same

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