JPH0556675B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0556675B2 JPH0556675B2 JP59161717A JP16171784A JPH0556675B2 JP H0556675 B2 JPH0556675 B2 JP H0556675B2 JP 59161717 A JP59161717 A JP 59161717A JP 16171784 A JP16171784 A JP 16171784A JP H0556675 B2 JPH0556675 B2 JP H0556675B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- etching
- gaas
- cavity surface
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体レーザ装置の製造方法に関す
るものである。
るものである。
従来例の構成とその問題点
GaAsやGaAlAs系の化合物半導体の化学エツ
チングは以前から研究されており、そのエツチン
グ特性については数多くの報告がある。エツチヤ
ント、エツチング速度、GaAsあるいはGaAlAs
の選択エツチング液、エツチングプロフアイルな
どについてその詳細が知られている。このような
化学エツチング技術を用いてGaAsの表面処理や
GaAs／GaAlAsから成るウエハの選択エツチン
グが行なわれてきた。さらに、半導体レーザなど
のキヤビテイ面の作製にもこのような技術が利用
されてきた。
チングは以前から研究されており、そのエツチン
グ特性については数多くの報告がある。エツチヤ
ント、エツチング速度、GaAsあるいはGaAlAs
の選択エツチング液、エツチングプロフアイルな
どについてその詳細が知られている。このような
化学エツチング技術を用いてGaAsの表面処理や
GaAs／GaAlAsから成るウエハの選択エツチン
グが行なわれてきた。さらに、半導体レーザなど
のキヤビテイ面の作製にもこのような技術が利用
されてきた。
半導体レーザは一般にへき開法によつてキヤビ
テイ面を形成しているが、光ICなどのように半
導体レーザとデイテクター駆動回路などの素子と
をモノリンツクに集積化しようとする場合、へき
開法は全く用いることはできない。そのために、
化学エツチング法によるウエツトエツチ法やリア
クテイブイオンエツチ（RIE）などによるドライ
エツチ法が研究されている。量産化や信頼性を考
慮すると化学エツチング法が優れており、その容
易さから、いろいろな方法によるキヤビテイ面の
作製が試みられてきた。化学エツチング法による
キヤビテイ面の作製で問題となることは、キヤビ
テイ面の垂直性と表面の平担性である。図１にキ
ヤビテイ面の傾きθと規格化された反射率との関
係を示す。これからもわかるようにキヤビテイ面
が約5°傾くだけで反射率は50％も減少してしまう
ため、しきい値の上昇や外部微分量子効率の低下
につながる。さらにキヤビテイ面の表面の荒れに
よつて反射率は著しく低下する。従来の化学エツ
チング法によつて作製されたレーザではこのよう
な問題のためにへき開法に比べてしきい値電流密
度が高く連続発振が極めて困難な状況にあつた。
テイ面を形成しているが、光ICなどのように半
導体レーザとデイテクター駆動回路などの素子と
をモノリンツクに集積化しようとする場合、へき
開法は全く用いることはできない。そのために、
化学エツチング法によるウエツトエツチ法やリア
クテイブイオンエツチ（RIE）などによるドライ
エツチ法が研究されている。量産化や信頼性を考
慮すると化学エツチング法が優れており、その容
易さから、いろいろな方法によるキヤビテイ面の
作製が試みられてきた。化学エツチング法による
キヤビテイ面の作製で問題となることは、キヤビ
テイ面の垂直性と表面の平担性である。図１にキ
ヤビテイ面の傾きθと規格化された反射率との関
係を示す。これからもわかるようにキヤビテイ面
が約5°傾くだけで反射率は50％も減少してしまう
ため、しきい値の上昇や外部微分量子効率の低下
につながる。さらにキヤビテイ面の表面の荒れに
よつて反射率は著しく低下する。従来の化学エツ
チング法によつて作製されたレーザではこのよう
な問題のためにへき開法に比べてしきい値電流密
度が高く連続発振が極めて困難な状況にあつた。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み化学エツチング法によ
つて垂直かつ平坦なキヤビテイ面を形成すること
のできる半導体レーザ装置の製造方法を提供する
ものである。
つて垂直かつ平坦なキヤビテイ面を形成すること
のできる半導体レーザ装置の製造方法を提供する
ものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明の半導体レー
ザ装置の製造方法は、活性層の上のGa1-xAlxAs
クラツド層の混晶比ｘと、前記クラツド層の上に
GaAs層を介して形成されたGa1-zAlzAs層の混晶
比ｚとの差ｚ−ｘを０から0.2の間にして、前記
Ga1-zAlzAs層の上の〈011〉方向に平行なエツジ
を有するマスクを通して化学エツチングすること
から構成されている。
ザ装置の製造方法は、活性層の上のGa1-xAlxAs
クラツド層の混晶比ｘと、前記クラツド層の上に
GaAs層を介して形成されたGa1-zAlzAs層の混晶
比ｚとの差ｚ−ｘを０から0.2の間にして、前記
Ga1-zAlzAs層の上の〈011〉方向に平行なエツジ
を有するマスクを通して化学エツチングすること
から構成されている。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。第２図は（100）GaAs基板上に
Ga1-xAlxAs層を成長させ〈011〉方向に沿つたス
トライプ状のマスクを通してエツチングを行なつ
た時のエツチングプロフアイルの傾き角について
の実験結果を示している。傾き角θ1およびθ2は
AlAs混晶比ｘによつて大きく変化している。ｘ
の値が0.2近傍および0.4近傍では傾き角θ1は約90°
となる。一方、GaAs基板との界面に生じる角θ2
はｘ＜0.1およびｘ〜0.4のところでほぼ０となつ
ている。ｘが0.4近傍に注目してみるとθ1〜90°で
θ2〜0°となり、エツチング端面は垂直かつ平担な
面となる。この結果を半導体レーザに応用すると
へき開面とほぼ等価なキヤビテイ面が得られるこ
とになる。実施例の一つとして第２図の結果から
クラツドのAlAs混晶比を0.4としてその作製法を
説明する。
がら説明する。第２図は（100）GaAs基板上に
Ga1-xAlxAs層を成長させ〈011〉方向に沿つたス
トライプ状のマスクを通してエツチングを行なつ
た時のエツチングプロフアイルの傾き角について
の実験結果を示している。傾き角θ1およびθ2は
AlAs混晶比ｘによつて大きく変化している。ｘ
の値が0.2近傍および0.4近傍では傾き角θ1は約90°
となる。一方、GaAs基板との界面に生じる角θ2
はｘ＜0.1およびｘ〜0.4のところでほぼ０となつ
ている。ｘが0.4近傍に注目してみるとθ1〜90°で
θ2〜0°となり、エツチング端面は垂直かつ平担な
面となる。この結果を半導体レーザに応用すると
へき開面とほぼ等価なキヤビテイ面が得られるこ
とになる。実施例の一つとして第２図の結果から
クラツドのAlAs混晶比を0.4としてその作製法を
説明する。
第３図ａに示すように、ｎ型GaAs（100）基板
１上にｎ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層２，GaAs活
性層３，ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層４およびｐ
型GaAsコンタクト層５を連続的に成長させる。
１上にｎ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層２，GaAs活
性層３，ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層４およびｐ
型GaAsコンタクト層５を連続的に成長させる。
一般に半導体レーザはこのような４層構造から
成り、従来の化学エツチング法では、最上層のｐ
型GaAsコンタクト層５上にストライプ状のフオ
トマスク６を〈011〉方向に沿つて形成し、その
マスクを通してGaAs基板１までエツチングを行
なつていた。この方法では第３図ｂに示すように
逆メサ状のエツチングプロフアイルとなり、垂直
なキヤビテイ面が得られない。これは第２図の結
果からも説明できる。第４図は傾き角θ1とθ2から
エツチングプロフアイルを説明するものである。
すなわち、ｐ型GaAsコンタクト層５上では表面
に対してθ1＝65°の逆メサ状となり、ｐ型GaAsコ
ンタクト層５とｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層４と
の間の角θ2＝0°であることから第４図に示すよう
に角65°の逆メサ形状となり、決して垂直なキヤ
ビテイ面が得られない。そこで、本発明では、ｐ
型GaAsコンタクト層５上に第５層Ga1-zAlzAs層
７を設け（第５図ａ）その上にストライプ状のフ
オトマスク６を〈011〉方向に沿つて形成し、そ
のマスクを通してGaAs基板１までエツチングを
行なつた（第５図ｂ）。ｐ型クラツド層４以下を
垂直にエツチングする条件は第５層Ga1-zAlzAs
層７とGa1-xAlxAsクラツド層４とのAlAs混晶比
の差ｚ−ｘがある範囲内に存在することである。
第６図にAlAs混晶比の差ｚ−ｘとクラツド層４
のエツチ側面の傾きθ3との関係を示す。この図か
ら明らかなようにｚ−ｘが０〜0.2の範囲におい
てθ3が90°となることがわかる。このことは化学
エツチングによつて垂直なキヤビテイ面を得るこ
とにおいて重要な意味をもつている。すなわち、
Ga1-xAlxAsクラツド層２，４のAlAs混晶比ｘが
どのような値であつても、第５層Ga1-zAlzAsの
ｚの値で垂直なエツチング側面が得られるという
ことである。クラツド層のAlAs混晶比が任意に
変えることができるということは活性層の組成す
なわち発振波長が自由に設計できることになる。
従つて、本発明によれば、赤外、可視領域発振に
かかわらず、化学エツチングによつて垂直なキヤ
ビテイ面が得られる。
成り、従来の化学エツチング法では、最上層のｐ
型GaAsコンタクト層５上にストライプ状のフオ
トマスク６を〈011〉方向に沿つて形成し、その
マスクを通してGaAs基板１までエツチングを行
なつていた。この方法では第３図ｂに示すように
逆メサ状のエツチングプロフアイルとなり、垂直
なキヤビテイ面が得られない。これは第２図の結
果からも説明できる。第４図は傾き角θ1とθ2から
エツチングプロフアイルを説明するものである。
すなわち、ｐ型GaAsコンタクト層５上では表面
に対してθ1＝65°の逆メサ状となり、ｐ型GaAsコ
ンタクト層５とｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層４と
の間の角θ2＝0°であることから第４図に示すよう
に角65°の逆メサ形状となり、決して垂直なキヤ
ビテイ面が得られない。そこで、本発明では、ｐ
型GaAsコンタクト層５上に第５層Ga1-zAlzAs層
７を設け（第５図ａ）その上にストライプ状のフ
オトマスク６を〈011〉方向に沿つて形成し、そ
のマスクを通してGaAs基板１までエツチングを
行なつた（第５図ｂ）。ｐ型クラツド層４以下を
垂直にエツチングする条件は第５層Ga1-zAlzAs
層７とGa1-xAlxAsクラツド層４とのAlAs混晶比
の差ｚ−ｘがある範囲内に存在することである。
第６図にAlAs混晶比の差ｚ−ｘとクラツド層４
のエツチ側面の傾きθ3との関係を示す。この図か
ら明らかなようにｚ−ｘが０〜0.2の範囲におい
てθ3が90°となることがわかる。このことは化学
エツチングによつて垂直なキヤビテイ面を得るこ
とにおいて重要な意味をもつている。すなわち、
Ga1-xAlxAsクラツド層２，４のAlAs混晶比ｘが
どのような値であつても、第５層Ga1-zAlzAsの
ｚの値で垂直なエツチング側面が得られるという
ことである。クラツド層のAlAs混晶比が任意に
変えることができるということは活性層の組成す
なわち発振波長が自由に設計できることになる。
従つて、本発明によれば、赤外、可視領域発振に
かかわらず、化学エツチングによつて垂直なキヤ
ビテイ面が得られる。
本発明の一実施例として、クラツド層２，４の
ｘを0.4とし、第５層７のAlAs混晶比ｚをｘ＋0.1
すなわち0.5としてエピウエハを作製した。第５
層７上に〈011〉方向に形成したストライプ状の
フオトマスク６を通して硫酸系のエツチング液で
エツチングし垂直なキヤビテイ面を作製した（第
７図）。その後、第５層７を選択的にエツチして
除去し、露出したｐ型GaAsコンタクト層５上に
正電極８を、さらに基板側に負電極９を形成した
後、エツチングを行なつた溝のところでブレイク
して第８図に示すような垂直なキヤビテイ面をも
つ半導体レーザ素子を得た。
ｘを0.4とし、第５層７のAlAs混晶比ｚをｘ＋0.1
すなわち0.5としてエピウエハを作製した。第５
層７上に〈011〉方向に形成したストライプ状の
フオトマスク６を通して硫酸系のエツチング液で
エツチングし垂直なキヤビテイ面を作製した（第
７図）。その後、第５層７を選択的にエツチして
除去し、露出したｐ型GaAsコンタクト層５上に
正電極８を、さらに基板側に負電極９を形成した
後、エツチングを行なつた溝のところでブレイク
して第８図に示すような垂直なキヤビテイ面をも
つ半導体レーザ素子を得た。
第８図の半導体レーザ素子の光出力−電流特性
を第９図に示す。連続発振で非常に高歩留で得ら
れており、典型的な発振しきい値は72mA（へき
開法では70mA）で微分量子効率は片面当り29％
（へき開法では30％）とへき開法とほとんど差の
ない特性が得られた。
を第９図に示す。連続発振で非常に高歩留で得ら
れており、典型的な発振しきい値は72mA（へき
開法では70mA）で微分量子効率は片面当り29％
（へき開法では30％）とへき開法とほとんど差の
ない特性が得られた。
発明の効果
以上のように本発明の半導体レーザ装置の製造
方法は、接合面に垂直かつ鏡面のキヤビテイ面を
化学エツチング法によつて作製できるので、この
ようにへき開面と等価なキヤビテイ面が化学エツ
チング法によつて得られることのメリツトは同一
基板上に他の素子と一体化しやすいこと、シヨー
トキヤビテイレーザが作製できること、レーザ端
面の保護膜形成がバツチ処理でできること、特性
の検査がウエハのままでできることなどがあげら
れその実用的効果は大なるものがある。
方法は、接合面に垂直かつ鏡面のキヤビテイ面を
化学エツチング法によつて作製できるので、この
ようにへき開面と等価なキヤビテイ面が化学エツ
チング法によつて得られることのメリツトは同一
基板上に他の素子と一体化しやすいこと、シヨー
トキヤビテイレーザが作製できること、レーザ端
面の保護膜形成がバツチ処理でできること、特性
の検査がウエハのままでできることなどがあげら
れその実用的効果は大なるものがある。
第１図はキヤビテイ面の傾きと反射率との関係
を示す図、第２図は半導体レーザ装置における
AlAs混晶比とキヤビテイ面の傾き角の関係を示
す図、第３図は従来の半導体レーザ装置の製造工
程図、第４図は従来の半導体レーザ装置の要部断
面図、第５図は本発明の半導体レーザ装置の製造
工程図、第６図は同装置のAlAs混晶比の差とキ
ヤビテイ面の傾き角との関係を示す図、第７図は
同装置のキヤビテイ端面の傾きを示す図、第８図
は同装置の斜視図、第９図は同装置における電流
と光出力の関係を示した図である。 １……ｎ型GaAs（100）基板、２……ｎ型Ga0.6
Al0.4Asクラツド層、３……GaAs活性層、４……
ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層、５……ｐ型GaAs
キヤツプ層、６……フオトマスク、７……第
5Ga0.5Al0.5As層。
を示す図、第２図は半導体レーザ装置における
AlAs混晶比とキヤビテイ面の傾き角の関係を示
す図、第３図は従来の半導体レーザ装置の製造工
程図、第４図は従来の半導体レーザ装置の要部断
面図、第５図は本発明の半導体レーザ装置の製造
工程図、第６図は同装置のAlAs混晶比の差とキ
ヤビテイ面の傾き角との関係を示す図、第７図は
同装置のキヤビテイ端面の傾きを示す図、第８図
は同装置の斜視図、第９図は同装置における電流
と光出力の関係を示した図である。 １……ｎ型GaAs（100）基板、２……ｎ型Ga0.6
Al0.4Asクラツド層、３……GaAs活性層、４……
ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラツド層、５……ｐ型GaAs
キヤツプ層、６……フオトマスク、７……第
5Ga0.5Al0.5As層。
Claims (1)
- １ （100）GaAs基板上にGa1-xAlxAs（０＜ｘ＜
１）クラツド層にはさまれたGa1-yAlyAs（０＜ｙ
＜１）活性層と、GaAsコンタクト層と、前記ク
ラツド層の混晶比ｘとの差が０から0.2までの混
晶比ｚを有するGa1-zAlzAs（０＜ｚ＜１）層とを
順次形成する工程と、前記Ga1-zAlzAs層の上に
〈011〉方向のエツジを有するマスクを形成する工
程と、前記マスクを通して化学エツチングを行な
う工程とをそなえたことを特徴とする半導体レー
ザ装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59161717A JPS6140078A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
| CA000487734A CA1247947A (en) | 1984-07-31 | 1985-07-30 | Method of manufacturing semiconductor device |
| US06/761,023 US4675074A (en) | 1984-07-31 | 1985-07-31 | Method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59161717A JPS6140078A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140078A JPS6140078A (ja) | 1986-02-26 |
| JPH0556675B2 true JPH0556675B2 (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=15740538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59161717A Granted JPS6140078A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140078A (ja) |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP59161717A patent/JPS6140078A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140078A (ja) | 1986-02-26 |
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