JPH053376A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPH053376A
JPH053376A JP24364591A JP24364591A JPH053376A JP H053376 A JPH053376 A JP H053376A JP 24364591 A JP24364591 A JP 24364591A JP 24364591 A JP24364591 A JP 24364591A JP H053376 A JPH053376 A JP H053376A
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JP
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layer
semiconductor layer
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compound semiconductor
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JP24364591A
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English (en)
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Katsumi Mori
克己 森
Takayuki Kondo
貴幸 近藤
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 (109)II−VI族化合物半導体層を形成する工
程において、まず、 (112)誘電体マスクを形成し、次
に、 (109)II−VI族化合物半導体層を、II族有機化合物
とVI族有機化合物とを原料とした有機金属化学気相成長
法で形成する。 【効果】 表面が平坦な (109)II−VI族化合物半導体層
を選択的に形成することができるので、後の工程で埋め
込み層の表面に形成する (110)電極等の信頼性を悪化さ
せることがない。また、II−VI族化合物半導体層を選択
的に形成することができることより、余分な場所に形成
されたII−VI族化合物半導体層を除去する工程が不要と
なるので、製造工程を短縮することができる。さらに、
毒性の高いガスを使用しないので、高価な安全設備が不
要となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板の垂直方向にレー
ザ光を発振する面発光型の半導体レーザの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】基板の垂直方向に共振器を持つ面発光型
の半導体レーザ(以下、「面発光レーザ」と記す)とし
ては、例えば、第50回応用物理学会学術講演会の講演
予稿集第3分冊p.909 29a−ZG−7(1989年
9月27日発行)に開示されたものが知られている。
【0003】この面発光レーザは、図9に示すように、
先ず、 (602)n型GaAs基板に (603)n型AlGaA
s/AlAs多層膜、 (604)n型AlGaAsクラッド
層、(605)p型GaAs活性層および (606)p型AlG
aAsクラッド層を順次成長させ、その後、 (605)p型
GaAs活性層および (606)p型AlGaAsクラッド
層を円柱状の領域を残してエッチングし、さらに、 (60
7)p型、 (608)n型、(609)p型、 (610)p型の順にA
lGaAsを液相成長により形成して円柱状領域の周囲
を埋込み、しかる後に、 (610)p型AlGaAsキャッ
プ層の上部に (611)誘電体多層膜ミラーを蒸着し、 (61
2)p型オーミック電極、 (601)n型オーミック電極を形
成することにより構成される。
【0004】このように、埋込み層を (607)p型AlG
aAs層および (608)n型AlGaAs層からなるp−
n接合層で構成したのは、 (605)p型GaAs活性層以
外の部分に電流が流れるのを防止するためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる面発光
レーザは、埋込み層の抵抗を大きくすることができない
ので十分な電流狭窄が得られないこと、円柱状領域との
界面位置の整合が必要となること等の課題を有してい
る。
【0006】さらに、従来の技術では、埋め込み層を液
相成長により形成しているので、液圧により柱状導体層
が倒れ、その歩留りが極めて悪化することが考えられ
る。
【0007】かかる課題を解決するために、本願発明者
等は、かかる埋込み層を一層のII−VI族化合物半導体層
のみによって形成した面発光レーザを、既に提案してい
る(特願平2−242000号)。
【0008】そして,本発明者は、半導体基板状にII−
VI族化合物半導体層を形成する方法として、液相成長以
外の方法、例えばMBE法(分子線エピタキシャル法)
やMOCVD法(有機金属化学気相成長法)を試みた。
【0009】しかしながら、II族原料とVI族原料とを使
用した一般の手法でMOCVD法を実施すると、特願平
2−242000号に開示された面発光レーザの埋込み
層(II−VI族化合物半導体のみによる埋込み層)を形成
した場合、面発光レーザ素子の特性が悪く、寿命が短
く、さらには製造時の歩留まりが悪くなってしまう、新
たな課題が発生した。
【0010】かかる課題について本願発明者が詳細に検
討したところ、このような課題は、以下の理由によって
発生するものであることを知見した。
【0011】MOCVD法によってII−VI族化合物半導
体層の形成を行う際に、上述したように、II族原料とし
ては有機金属を使用し、VI族原料としては水素化物ガス
を使用した場合、このII−VI族化合物半導体層を選択的
に形成することができず、共振器上にも形成されてしま
う。このため、例えば、予め共振器上にSiO2 層を形
成しておいてこの上に多結晶のII−VI族化合物半導体層
が形成されるようにし、その後、この多結晶のII−VI族
化合物半導体層を反応性イオンビームエッチング法(以
下、「RIBE法」と記す)を用いてエッチングするこ
と等より、共振器上のII−VI族化合物半導体層を除去す
る必要があった。
【0012】しかし、II−VI族化合物半導体はエッチン
グが困難であるため、エッチング後のII−VI族化合物半
導体層(すなわち埋め込み層)の表面に凹凸が形成され
てしまい、このため、後の工程で埋め込み層の表面に形
成する電極等の信頼性を悪化させてしまう。これによ
り、製造された面発光レーザ素子の特性が悪くなり、ま
た、製造時の歩留まりが悪化してしまっていたのであ
る。
【0013】また、上述したように、共振器上のSiO
2 層表面に形成された多結晶のII−VI族化合物半導体層
をエッチングで除去する工程が必要とされることより、
その分だけ製造工程が長くなってしまい、製造コストを
増大させてしまうという課題もあった。
【0014】さらに、水素化物ガスは毒性が高いので、
これをVI族原料として使用する場合には、製造工程での
作業等の安全性を確保するために、高価な安全設備を必
要とし、このことも、製造コストを増大させる一因とな
っていた。
【0015】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、高性能で信頼性の高い半
導体レーザを安価に製造することができる、半導体レー
ザの製造方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
製造方法は、半導体基板に垂直な方向に光を出射するよ
うに当該半導体基板に垂直な方向に形成されたの共振器
を有し、該共振器を形成する半導体層の少なくとも一層
が柱状に形成された面発光型の半導体レーザの製造方法
において、前記柱状の半導体層の周囲を前記II−VI族化
合物半導体層で埋め込むための工程として、前記柱状の
半導体層の上部に誘電体等の多結晶状のマスクを形成す
る工程と、前記II−VI族化合物半導体層を、II族有機化
合物とVI族有機化合物とを原料として、有機金属化学気
相成長法により形成する工程と、を含むことを特徴とす
る。
【0017】
【作用】柱状の半導体層の周囲を前記II−VI族化合物半
導体層で埋め込む工程において、予めこの柱状の半導体
層の上部に誘電体等の多結晶状のマスクを形成するした
後に、II−VI族化合物半導体層を、II族有機化合物とVI
族有機化合物とを原料とした有機金属化学気相成長法で
形成することにより、柱状の半導体層の周囲のみに、凹
凸のないII−VI族化合物半導体層を選択的に形成できる
ことが確認された。
【0018】この理由は下記のように考えられる。すな
わち、多結晶状(単結晶以外のもの、すなわち、多結晶
及び非晶質を含む)のマスク以外の埋込み領域では結晶
方向が揃っていることから、II-VI 族化合物半導体層は
エピタキシャル成長する。一方、多結晶状のマスク上で
はエピタキシャル成長はなく、あるとすれば多結晶状の
II-VI 族化合物が吸着するだけである。ただし、上述し
た化合物を原料とする有機金属化学気相成長法では、そ
の成長温度の最適温度が比較的高く(例えば400°C
以上)、マスク上に吸着した原料は、その蒸気圧の高さ
から、すぐに脱離してしまう。このため、マスク上には
II-VI 族化合物半導体層が形成されないものと考えられ
る。
【0019】従って、マスクの材質としては、多結晶状
の構造となる誘電体、例えばSiO2 、Al2 3 など
の他、誘電体以外の多結晶または非晶質材、例えばポリ
シリコンまたはアモルファスシリコンなどでも良い。
【0020】したがって、後の工程でII−VI族化合物半
導体層の表面に形成する電極等の信頼性を悪化させるこ
とがないので、製造された面発光レーザ素子の特性を向
上させ、さらに、製造時の歩留まりを高めることができ
る。
【0021】また、II−VI族化合物半導体層を選択的に
形成することができることより、余分な場所に形成され
たII−VI族化合物半導体層を除去する工程が不要となる
ので、製造工程を短縮することができ、したがって、製
造コストを低下させることができる。
【0022】さらに、水素化物ガスを使用しないので、
製造工程での作業等の安全性を確保するための高価な安
全設備が不要となり、この点でも、製造コストを低下さ
せることができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。
【0024】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
における半導体レーザ (100)の発光部の断面を示す斜視
図であり、また、図2(a)〜(e)は当該実施例にお
ける半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
【0025】以下、本実施例に係わる半導体レーザ (10
0)の構成および製造工程について、図2(a)〜(e)
にしたがって説明する。
【0026】まず、 (102)n型GaAs基板上に、
(103)n型GaAsバッファ層を形成し、さらに、n型
Al0.7 Ga0.3 As層とn型Al0.1 Ga0.9 As層
からなり波長870nm付近の光に対し98%以上の反
射率を持つ30ペアの(104)分布反射型多層膜ミラーを
形成する。続いて、 (105)n型Al0.4 Ga0.6 Asク
ラッド層、 (106)p型GaAs活性層、 (107)p型Al
0.4 Ga0.6 Asクラッド層、 (108)p型Al0.1 Ga
0.9 Asコンタクト層を、順次、MOCVD法でエピタ
キシャル成長させる(図2(a))。このとき、本実施
例では、成長温度を700℃とし、成長圧力を150T
orrとし、III 族原料としてはTMGa(トリメチル
ガリウム)およびTMAl(トリメチルアルミニウム)
の有機金属を、V族原料としてはAsH3 を、n型ドー
パントとしてはH2 Seを、p型ドーパントとしてはD
EZn(ジエチルジンク)を、それぞれ用いる。
【0027】その後、熱CVD法によって、表面に
(112)SiO2 層を形成し、さらに、RIBE法によ
り、 (113)ハードベイクレジストで覆われた円柱状の発
光部を残して、 (107)p型Al0.4 Ga0.6 Asクラッ
ド層の途中まで、エッチングを行う(図2(b))。こ
の際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とア
ルゴンの混合ガスを用いることとし、ガス圧を1×10
-3Torrとし、引出し電圧を400Vとする。ここ
で、 (107)p型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層の途中
までしかエッチングしないのは、活性層の水平方向の注
入キャリアと光を閉じ込めるための構造を、リブ導波路
型の屈折率導波構造とするためである。
【0028】次に、この (107)p型Al0.4 Ga0.6
Asクラッド層上に、埋込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (113)レジストを取り除き、
次に、(112)SiO2 層をマスクとして使用して、MO
CVD法により、 (109)ZnS0.06Se0.94層をエピタ
キシャル成長させる。このときの成長条件は、成長温度
を550℃、成長圧力を40Torrとし、II族原料と
してはDMZn(ジメチルジンク)を使用し、また、VI
族原料としてはDMSe(ジメチルセレン)およびDE
S(ジエチルサルファ)を使用することとした。
【0029】これにより、 (109)ZnS0.06Se0.94
を、上述の工程でエッチングされた領域にのみ、選択
的に形成することが可能となる(図2(c))。すなわ
ち、(112)SiO2 層上には、ZnS0.06Se0.94層は
形成されない。
【0030】その後、マスクとしての (112)SiO2
層を除去することにより、表面が平坦な(すなわち、表
面に凹凸のない)埋め込み層を得ることができる。な
お、本実施例で使用したマスク材としてのSiO2 は、
エッチングされ易い特性を有する点で優れている。
【0031】さらに、表面に4ペアの (111)SiO2
/α−Si誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により
形成し、反応性イオンエッチング法(以下、「RIE
法」と記す)によるドライエッチングで、発光部の径よ
りやや小さい領域を残して取り去る(図2(d))。こ
の誘電体多層膜ミラーの、波長870nmでの反射率
は、94%である。
【0032】しかる後、 (111)誘電体多層膜ミラー以
外の表面に(110)p型オーミック電極を蒸着し、さらに
(102)n型GaAs基板側に (101)n型オーミック電極
を蒸着する(図2(e))。そして、最後に、N2 雰囲
気中で、420℃のアロイングを行う。
【0033】以上の工程により、図1に示したような、
リブ導波路構造を有する (100)面発光レーザを得ること
ができる。
【0034】このようにして作成した本実施例の面発光
レーザは、埋込み層として用いたZnS0.06Se0.94
が非常に高い抵抗(1GΩ以上)を有するので、埋込み
層への注入電流のもれが起こらず、極めて有効な電流狭
窄が達成される。また、埋込み層と共振部との屈折率差
が大きいため、有効な光閉じ込めを行うことができる。
【0035】図3は本実施例の半導体レーザの駆動電流
と発振光出力の関係を示すグラフである。図に示したよ
うに、室温において連続発振が達成され、しきい値1m
Aと極めて低い値を得た。また外部微分量子効率も高
く、無効電流の抑制がレーザの特性向上に貢献してい
る。
【0036】また、本実施例によれば、上述したよう
に、表面が平坦な (109)ZnS0.06Se0.94層を、共振
器の周囲にのみ、選択的に形成することができるので
(工程)、工程で埋め込み層の表面に形成する (11
0)p型オーミック電極等の信頼性を悪化させることがな
く、したがって、製造された面発光レーザ素子の特性を
向上させ、さらに、製造時の歩留まりを高めることがで
きる。
【0037】また、II−VI族化合物半導体層を選択的に
形成することができることより、余分な場所に形成され
たII−VI族化合物半導体層を除去する工程が不要となる
ので、製造工程を短縮することができ、したがって、製
造コストを低下させることができる。
【0038】(実施例2)図4は本発明の第2の実施例
における半導体レーザ(200)の発光部の断面を示す斜視
図であり、図5(a)〜(e)は当該実施例における半
導体レーザ (200)の製造工程を示す断面図である。
【0039】本実施例の半導体レーザ (200)は、 (208)
p型Al0.1 Ga0.9 Asコンタクト層から (205)n型
Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層の一部までを柱状に形
成した点で、上述の実施例1と異なる。
【0040】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて、図5(a)〜(e)にしたがって説明する。
【0041】まず、 (202)n型GaAs基板上に、
(203)n型GaAsバッファ層を形成し、さらに、n型
AlAs層とn型Al0.1 Ga0.9 As層からなり波長
870nm付近の光に対し98%以上の反射率を持つ3
0ペアの (204)分布反射型多層膜ミラーを形成する。続
いて、 (205)p型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層、
(206)p型GaAs活性層、 (207)p型Al0.4 Ga
0.6 Asクラッド層、 (208)p型Al0.1 Ga0.9 As
コンタクト層を、順次、MOCVD法でエピタキシャル
成長させる(図5(a))。本実施例では、このときの
成長温度を700℃とし、成長圧力を150Torrと
するとともに、III 族原料にTMGa(トリメチルガリ
ウム)およびTMAl(トリメチルアルミニウム)の有
機金属を、V族原料としてはAsH3 を、n型ドーパン
トとしてはH2 Seを、p型ドーパントとしてはDEZ
n(ジエチルジンク)を、それぞれ用いる。
【0042】その後、熱CVD法によって、表面に
(212)SiO2 を形成し、さらに、RIBE法により、
(213)ハードベイクレジストで覆われた円柱状の発光部
を残して、 (205)p型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層
の途中まで、エッチングを行う(図5(b))。この
際、本実施例では、エッチングガスとしては塩素とアル
ゴンの混合ガスを用い、ガス圧を1×10-3Torrと
し、引出し電圧を400Vとする。
【0043】次に、このエッチング領域上に、埋込み
層を形成する。このために、本実施例では、まず、 (21
3)レジストを取り除き、次に、 (212)SiO2 層をマス
クとして使用して、MOCVD法により、 (209)ZnS
0.06Se0.94層をエピタキシャル成長させる。このとき
の成長条件は、成長温度を550℃、成長圧力を40T
orrとし、II族原料としてはDMZn(ジメチルジン
ク)を使用し、また、VI族原料としてはDMSe(ジメ
チルセレン)およびDES(ジエチルサルファ)を使用
することとした。
【0044】これにより、 (209)ZnS0.06Se0.94
を、上述の工程でエッチングされた領域にのみ、選択
的に形成することが可能となる(図5(c))。すなわ
ち、(212)SiO2 層上には、ZnS0.06Se0.94層は
形成されない。
【0045】その後、マスクとしての (112)SiO2
層を除去することにより、表面が平坦な(すなわち、表
面に凹凸のない)埋め込み層を得ることができる。
【0046】さらに、表面に4ペアの (211)SiO2
/α−Si誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により
形成し、RIE法を用いたドライエッチングで、発光部
の径よりやや小さい領域を残して取り去る(図5
(d))。誘電体多層膜ミラーの、波長870nmでの
反射率は、94%である。
【0047】しかる後、 (211)誘電体多層膜ミラー以
外の表面に(210)p型オーミック電極を蒸着し、さら
に、 (202)n型GaAs基板側に (201)n型オーミック
電極を蒸着する(図5(e))。そして、最後に、N2
雰囲気中で、420℃のアロイングを行う。
【0048】以上の工程により、図4に示したような
(200)面発光レーザを得ることができる。
【0049】このようにして作成した本実施例の面発光
半導体レーザにおいても、上述した実施例1と同様、埋
込み層として用いたZnS0.06Se0.94層が非常に高い
抵抗(1GΩ以上)を有するので、埋込み層への注入電
流のもれが起こらず、極めて有効な電流狭窄が達成され
る。また、埋込み層と共振部との屈折率差が大きいた
め、有効な光閉じ込めを行うことができる。
【0050】また、本実施例でも、上述した実施例1と
同様に、表面が平坦な(209)ZnS0.06Se0.94層を、
共振器の周囲にのみ、選択的に形成することができるの
で(工程)、工程で埋め込み層の表面に形成する
(210)p型オーミック電極等の信頼性を悪化させること
がなく、したがって、製造された面発光レーザ素子の特
性を向上させ、さらに、製造時の歩留まりを高めること
ができる。
【0051】また、II−VI族化合物半導体層を選択的に
形成することができることより、余分な場所に形成され
たII−VI族化合物半導体層を除去する工程が不要となる
ので、製造工程を短縮することができ、したがって、製
造コストを低下させることができる。
【0052】(実施例3)図6は本発明の第3の実施例
における半導体レーザ(300)の発光部の断面を示す斜視
図であり、図7(a)〜(f)は当該実施例における半
導体レーザ (300)の製造工程を示す断面図である。
【0053】本実施例の半導体レーザ (300)は、 (307)
p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層を、互いに分離溝
で分離された複数の柱状部を形成した点で、上述の実施
例1および実施例2と異なる。
【0054】以下、本実施例の構成および製造工程につ
いて、図7(a)〜(f)にしたがって説明する。
【0055】まず、 (302)n型GaAs基板上に、
(303)n型GaAsバッファ層を形成し、さらに、n型
Al0.9 Ga0.1 As層とn型Al0.2 Ga0.8 As層
からなり波長780nmを中心に±30nmの光に対し
て98%以上の反射率を持つ25ペアの (304)半導体多
層膜ミラーを形成する。続いて、 (305)n型Al0.5
0.5 Asクラッド層、 (306)p型Al0.13Ga0.87
s活性層、 (307)p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド
層、 (308)p型Al0.15Ga0.85Asコンタクト層を、
順次、MOCVD法でエピタキシャル成長させる(図7
(a))。本実施例では、このときの成長条件を、成長
温度を720℃、成長圧力を150Torrとするとと
もに、III 族原料としてはTMGa(トリメチルガリウ
ム)およびTMAl(トリメチルアルミニウム)の有機
金属を、V族原料としてはAsH3 、n型ドーパントに
2 Se、p型ドーパントにDEZn(ジエチルジン
ク)を、それぞれ用いる。
【0056】次に、表面に常圧熱CVD法により (31
2)SiO2 層を形成し、さらにその上にフォトレジスト
を塗布し、高温で焼きしめて (313)ハードベークレジス
トを形成する。さらに、このハードベークレジスト上
に、EB蒸着法により、SiO2 層を形成する。
【0057】次に、RIE法を用いて、基板上に形成
した各層を、以下のようにしてエッチングする。
【0058】初めに、 (313)ハードベークレジスト上に
形成したSiO2 層上に、通常用いられるフォトリソグ
ラフィー工程を施し、必要なレジストパターンを形成
し、このパターンをマスクとして、RIE法によりSi
2 層をエッチングする。このエッチングは、例えば、
CF4ガスを用いて、ガス圧を4.5Pa、入力をRF
パワー150W、サンプルホルダーの温度を20℃にコ
ントロールすることにより、行うことができる。
【0059】次に、このSiO2 層をマスクにして、R
IE法により、 (313)ハードベークレジストをエッチン
グする。このエッチングは、例えば、O2 ガスを用い
て、ガス圧を4.5Pa、入力パワーを150W、サン
プルホルダーの温度を20℃にコントロールすることに
より、行うことができる。このとき、SiO2 層上に初
めに形成したレジストパターンも同時にエッチングされ
る。
【0060】次に、パターン状に残っているSiO2
とエピタキシャル層上に形成した (312)SiO2 層とを
同時にエッチングするために、再びCF4 ガスを用いて
エッチングを行う。
【0061】以上のように、薄いSiO2 層をマスクに
して、ドライエッチングの一方法であるRIE法を (31
3)ハードベークレジストに用いることにより、必要なパ
ターン形状を持ちながら、さらに基板に対して垂直な側
面を持った (313)ハードベークレジストを作成すること
ができる(図7(b))。
【0062】続いて、この垂直な側面を持った (313)
ハードベークレジストをマスクにして、RIBE法を用
いて、柱状の発光部を残して、 (307)p型Al0.5 Ga
0.5 Asクラッド層の途中までエッチングを行う(図7
(c))。この際、本実施例では、エッチングガスには
塩素とアルゴンとの混合ガスを用い、ガス圧力を5×1
-4Torr、プラズマ引出し電圧を400V、エッチ
ング試料上でのイオン電流密度を400μA/cm2
して、サンプルホルダーの温度を20℃に保って行うこ
ととする。
【0063】ここで、 (307)p型Al0.5 Ga0.5 As
クラッド層の途中までしかエッチングしないのは、活性
層の水平方向の注入キャリアと光の閉じ込めを、屈折率
導波型のリブ導波路構造にして、活性層内の光の一部を
活性層水平方向に伝達できるようにするためである。
【0064】また、レジストとして垂直な側面を持った
(313)ハードベークレジストを使用し、さらに、エッチ
ング方法としてエッチング試料に対して垂直にイオンを
ビーム状に照射してエッチングを行うRIBE法を使用
することにより、近接した (320)発光部を、基板に垂直
な (314)分離溝で分離させることができるとともに、面
発光型半導体レーザの特性向上に必要な垂直光共振器を
作成することが可能となっている。
【0065】次に、この (307)p型Al0.4 Ga0.6
Asクラッド層上に、埋込み層を形成する。このため
に、本実施例では、まず、 (313)レジストを取り除き、
次に、(312)SiO2 層をマスクとして使用して、MO
CVD法により、 (309)ZnS0.06Se0.94層を埋込み
成長させる。このときの成長条件は、成長温度を550
℃、成長圧力を40Torrとし、II族原料としてはD
MZn(ジメチルジンク)を使用し、また、VI族原料と
してはDMSe(ジメチルセレン)およびDES(ジエ
チルサルファ)を使用することとした。
【0066】これにより、 (309)ZnS0.06Se0.94
を、上述の工程でエッチングされた領域にのみ、選択
的に形成することが可能となる(図7(d))。すなわ
ち、(312)SiO2 層上には、ZnS0.06Se0.94層は
形成されない。
【0067】その後、マスクとしての (312)SiO2
層を除去することにより、表面が平坦な(すなわち、表
面に凹凸のない)埋め込み層を得ることができる。
【0068】さらに、表面に4ペアの (311)SiO2
/α−Si誘電体多層膜ミラーを電子ビーム蒸着により
形成し、RIE法を用いたドライエッチングで、発光部
の径よりやや小さい領域を残して取り去る(図7
(e))。誘電体多層膜ミラーの、波長780nmでの
反射率は、94%である。
【0069】ここで、本実施例の (300)半導体レーザで
は、ZnS0.06Se0.94で埋め込んだ (314)分離溝上に
も (311)誘電体多層膜ミラーを作成することとしたの
で、発光部に挟まれた領域にも垂直共振器構造が形成さ
れ、したがって、 (314)分離溝にもれた光も有効にレー
ザ発振に寄与し、また、漏れた光を利用するので (320)
発光部の位相に同期した発光となる。
【0070】しかる後、 (311)誘電体多層膜ミラー以
外の表面に(310)p型オーミック電極を蒸着し、さら
に、 (302)n型GaAs基板側に (301)n型オーミック
電極を蒸着する(図7(f))。ここで、出射側の (31
0)p型オーミック電極は、各 (320)発光部の各 (308)コ
ンタクト層に導通するように形成される。そして、最後
に、N2 雰囲気中で、420℃でアロイングを行う。
【0071】以上の工程により、図6に示したような
(300)面発光レーザを得ることができる。
【0072】このようにして作製した本実施例の面発光
レーザにおいても、上述した実施例1および実施例2と
同様、埋込み層として用いたZnS0.06Se0.94層が非
常に高い抵抗(1GΩ以上)を有するので、埋込み層へ
の注入電流のもれが起こらず、極めて有効な電流狭窄が
達成される。また、埋込み層と共振部との屈折率差が大
きいため、有効な光閉じ込めを行うことができる。
【0073】また、本実施例でも、上述した実施例1,
2と同様に、表面が平坦な (309)ZnS0.06Se0.94
を、共振器の周囲にのみ、選択的に形成することができ
るので(工程)、工程で埋め込み層の表面に形成す
る (310)p型オーミック電極等の信頼性を悪化させるこ
とがなく、したがって、製造された面発光レーザ素子の
特性を向上させ、さらに、製造時の歩留まりを高めるこ
とができる。
【0074】また、II−VI族化合物半導体層を選択的に
形成することができることより、余分な場所に形成され
たII−VI族化合物半導体層を除去する工程が不要となる
ので、製造工程を短縮することができ、したがって、製
造コストを低下させることができる。
【0075】次に、図8に、本発明の各実施例において
使用した、II−VI族化合物半導体層の製造装置の主要構
成図を示す。
【0076】図において、II族原料は、 (802)シリンダ
ーを(801)水素ボンベから流す水素ガスでバブリングす
ることによって供給する。一方、VI族原料は、 (803)D
MSeシリンダーと、 (804)DESシリンダーとを、
(801)水素ボンベから流す水素ガスでバブリングするこ
とによって供給する。各原料は、 (805)反応管に供給さ
れ、 (808)高周波発振器により加熱された (806)カーボ
ンサセプタ上の基板に、ZnSSe層を成長させる。な
お、 (805)反応管内の圧力は (807)排気装置の排気量に
より調整できる。
【0077】この成長装置は、他の成長装置に比べ、Z
nSSe層を、低温で結晶性よく、且つ、広い範囲にわ
たって均一に成長させることができるという特徴を有し
ている。
【0078】また、本発明に係わる半導体レーザではII
−VI族化合物半導体層を形成する際に毒性の高い水素化
物ガスを使用しないことより、製造装置において、製造
工程での作業等の安全性を確保するための高価な安全設
備が不要となり、製造コストを低下させる上で有効であ
る。
【0079】なお、以上説明した本発明の各実施例で
は、II−VI族化合物半導体層をZnS0.06Se0.94で形
成したが、例えば、ZnSe,ZnS,ZnCdS,C
dSSeで形成してもよい。ただし、埋込み層として
は、基板と格子定数が一致するものが好ましい。
【0080】また、本発明の各実施例では、活性層をG
aAsとしたが、AlGaAsでも同様の効果が得られ
る。さらに、その他のIII −V族化合物半導体を柱状部
に用いた場合でも、適当なII−VI族化合物半導体を埋込
み層に選ぶことによって、同様の効果が得られる。
【0081】さらに、上述の各実施例では、誘電体マス
クとして (112)SiO2 層を使用したが、他の誘電体例
えばAl2 3 等を用いてマスクを形成してもよい。ま
た、誘電体以外の多結晶膜例えばアモルファスシリコン
等を用いても良い。
【0082】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、表面が平坦なII−VI族化合物半導体層を選択的に
形成することができるので、後の工程でII−VI族化合物
半導体層のの表面に形成する電極等の信頼性を悪化させ
ることがなく、したがって、製造された面発光レーザ素
子の特性を向上させ、さらに、製造時の歩留まりを高め
ることができる。
【0083】また、II−VI族化合物半導体層を選択的に
形成することができることより、余分な場所に形成され
たII−VI族化合物半導体層を除去する工程が不要となる
ので、製造工程を短縮することができ、したがって、製
造コストを低下させることができる。
【0084】さらに、本発明に係わる半導体レーザでは
II−VI族化合物半導体層を形成する際に毒性の高い水素
化物ガスを使用しないことより、製造装置において、製
造工程での作業等の安全性を確保するための高価な安全
設備が不要となり、これによっても、製造コストを低下
させることができる。
【0085】したがって、本発明によれば、高性能で信
頼性の高い半導体レーザを安価に製造することができ
る、半導体レーザの製造方法を提供することができる。
【0086】特に、半導体レーザを二次元的に集積させ
てアレイ化させる場合には、同一基板上に形成された多
数個の半導体レーザのすべてを良品で製造する必要があ
るので、このような信頼性の向上や不良要因の抑制は、
非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係わる半導体レーザの発光部の断面
を示す斜視図である。
【図2】(a)〜(e)ともに、実施例1に係わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図3】実施例1に係わる半導体レーザの駆動電流と発
振光出力の関係を示すグラフである。
【図4】実施例2に係わる半導体レーザの発光部の断面
を示す斜視図である。
【図5】(a)〜(e)ともに、実施例2に係わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図6】実施例3に係わる半導体レーザの発光部の断面
を示す斜視図である。
【図7】(a)〜(f)ともに、実施例3に係わる半導
体レーザの製造工程を示す断面図である。
【図8】本発明の各実施例において使用した、II−VI族
化合物半導体層の製造装置の主要構成図である。
【図9】従来の半導体レーザの発光部の一例に係わる断
面を示す斜視図である。
【符号の説明】
101,201,301 n型オーミック電極 102,202,302 n型GaAs基板 103,203,303 n型GaAsバッファ層 104,204,304 分布反射型多層膜ミラー 105,205,305 n型Al0.4 Ga0.6 As
クラッド層 106,206,306 p型GaAs活性層 107,207,307 p型Al0.4 Ga0.6 As
クラッド層 108,208,308 p型Al0.1 Ga0.9 As
コンタクト層 109,209,309 ZnS0.06Se0.94層(埋
込み層) 110,210,310 p型オーミック電極 111,211,311 SiO2 /α−Si誘電体
多層膜ミラー 112,212,312 SiO2

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に垂直な方向に光を出射するよ
    うに当該半導体基板に垂直な方向に形成されたの共振器
    を有し、該共振器を形成する半導体層の少なくとも一層
    が柱状に形成された面発光型の半導体レーザの製造方法
    において、前記柱状の半導体層の周囲を前記II−VI族化
    合物半導体層で埋め込むための工程として、前記柱状の
    半導体層の上部に誘電体マスクを形成する工程と、前記
    II−VI族化合物半導体層を、II族有機化合物とVI族有機
    化合物とを原料として、有機金属化学気相成長法により
    形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザ
    の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板に垂直な方向に光を出射するよ
    うに当該半導体基板に垂直な方向に形成されたの共振器
    を有し、該共振器を形成する半導体層の少なくとも一層
    が柱状に形成された面発光型の半導体レーザの製造方法
    において、前記柱状の半導体層の周囲を前記II−VI族化
    合物半導体層で埋め込むための工程として、前記柱状の
    半導体層の上部に多結晶状のマスクを形成する工程と、
    前記II−VI族化合物半導体層を、II族有機化合物とVI族
    有機化合物とを原料として、有機金属化学気相成長法に
    より形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体レ
    ーザの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6855570B2 (en) 1997-03-27 2005-02-15 Sharp Kabushiki Kaisha Compound semiconductor laser
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