JPH0646667B2 - ＡｌＧａＩｎＰ半導体レ−ザの作製方法 - Google Patents
ＡｌＧａＩｎＰ半導体レ−ザの作製方法Info
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- JPH0646667B2 JPH0646667B2 JP15182587A JP15182587A JPH0646667B2 JP H0646667 B2 JPH0646667 B2 JP H0646667B2 JP 15182587 A JP15182587 A JP 15182587A JP 15182587 A JP15182587 A JP 15182587A JP H0646667 B2 JPH0646667 B2 JP H0646667B2
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- etching
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
- H01S5/209—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はメサ構造を導入し横モード制御を行なうAlGaIn
Pの作製方法に関するものである。
Pの作製方法に関するものである。
（従来の技術） 第４図にメサ構造を導入し横モード制御を行なうAlGaIn
Pの作製方法の一例を示す。第４図(a)はDHウェファの有
機金属気相成長(MOVPEと以下略記)法による形成、(b)
は、メサエッチング、(c)は埋め込み成長によるレーザ
構造の完成を示している。
Pの作製方法の一例を示す。第４図(a)はDHウェファの有
機金属気相成長(MOVPEと以下略記)法による形成、(b)
は、メサエッチング、(c)は埋め込み成長によるレーザ
構造の完成を示している。
（発明が解決しようとする問題点） この種の工程を踏んで作製される半導体レーザの歩留り
は(b)のメサエッチング工程の歩留りに最も左右されこ
の工程が最も制御が難しい。クラッド層50とクラッド層
40が同一組成のAlGaInPでなる場合はメサエッチングは
エッチング時間の制御となり、残存させるべきクラッド
層40の厚さは施行毎にまちまちとなり、レーザ特性に影
響する。クラッド層50をAl0.5In0.5Pとしクラッド層40
を(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5Pとすればメサエッチングは非
常に容易で、選択エッチングによりクラッド層40の表面
で完全に止めることができる。しかしながら、レーザ出
射ビームの垂直広がり角を小さくするためにはクラッド
層50をAlGaInPとしAl組成を小さくする必要が生じる。
このときは選択エッチングの効果が大きく減少し、エッ
チング歩留りが低下してしまう。選択エッチング効果は
エッチングされる結晶のAl組成とエッチングを停止すべ
き結晶のAl組成の差が大きくなければならない。そのた
めには第3図に示すように低組成のエッチングストッパ
ー層を導入すればよいが、そのAl組成を活性層組成に非
常に近くしAl組成差を大きくすることは、光の吸収損を
大きくしてしまうためできない。さらに同じ理由により
厚くもできない。このため選択エッチングの手法を十分
に使えず、歩留りの改善を十分に行なうことができな
い。
は(b)のメサエッチング工程の歩留りに最も左右されこ
の工程が最も制御が難しい。クラッド層50とクラッド層
40が同一組成のAlGaInPでなる場合はメサエッチングは
エッチング時間の制御となり、残存させるべきクラッド
層40の厚さは施行毎にまちまちとなり、レーザ特性に影
響する。クラッド層50をAl0.5In0.5Pとしクラッド層40
を(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5Pとすればメサエッチングは非
常に容易で、選択エッチングによりクラッド層40の表面
で完全に止めることができる。しかしながら、レーザ出
射ビームの垂直広がり角を小さくするためにはクラッド
層50をAlGaInPとしAl組成を小さくする必要が生じる。
このときは選択エッチングの効果が大きく減少し、エッ
チング歩留りが低下してしまう。選択エッチング効果は
エッチングされる結晶のAl組成とエッチングを停止すべ
き結晶のAl組成の差が大きくなければならない。そのた
めには第3図に示すように低組成のエッチングストッパ
ー層を導入すればよいが、そのAl組成を活性層組成に非
常に近くしAl組成差を大きくすることは、光の吸収損を
大きくしてしまうためできない。さらに同じ理由により
厚くもできない。このため選択エッチングの手法を十分
に使えず、歩留りの改善を十分に行なうことができな
い。
本発明の目的は上記の問題点を解決し、活性層と同一組
成のエッチングストッパー層の導入を可能し選択エッチ
ングの効果を十分に発揮させる手法を提供することであ
る。
成のエッチングストッパー層の導入を可能し選択エッチ
ングの効果を十分に発揮させる手法を提供することであ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明はMOVPE法により形成される活性層とエッチング
ストッパー層の形成を、活性層に関しては同一Al組成に
おいて低バンドギャップエネルギーとなる成長温度、V/
III比の条件下で、エッチングストッパー層に関しては
同一Al組成において高バンドギャップエネルギーとなる
成長温度、V/III比の条件下で行なうことを特徴とす
る。
ストッパー層の形成を、活性層に関しては同一Al組成に
おいて低バンドギャップエネルギーとなる成長温度、V/
III比の条件下で、エッチングストッパー層に関しては
同一Al組成において高バンドギャップエネルギーとなる
成長温度、V/III比の条件下で行なうことを特徴とす
る。
（作用） 第1図に本発明の作製方法を適用するAlGaInP半導体レー
ザの一例を示す。活性層10上にクラッド層40、エッチン
グストッパー層20が積層され、その上にメサ状に加工さ
れたAlGaInPクラッド層50を載せている。メサ上のクラ
ッド層50を通してのみ電流を流し、かつ横モードを安定
させるべく、電流のブロック層70がメサ状のクラッド層
50側面に積層され、その上にキャップ層60を配してい
る。
ザの一例を示す。活性層10上にクラッド層40、エッチン
グストッパー層20が積層され、その上にメサ状に加工さ
れたAlGaInPクラッド層50を載せている。メサ上のクラ
ッド層50を通してのみ電流を流し、かつ横モードを安定
させるべく、電流のブロック層70がメサ状のクラッド層
50側面に積層され、その上にキャップ層60を配してい
る。
この半導体レーザの作製方法は第3図による、第3図は上
述したように従来方法のものにエッチングストッパー層
が導入されたものである。このとき活性層を(AlxGa1-x)
0.5In0.5P、クラッド層40を(AlyGa1-y)0.5In0.5P、クラ
ッド層50を(AlzGa1-z)0.5In0.5P、エッチングストッパ
ー層20を(AlqGa1-q)0.5In0.5Pとした場合、半導体レー
ザと選択エッチングの要請によりx＜y,x＜z,x≦q＜zの
関係を満している。qとzの差が十分でないと選択エッチ
ングの手法を使うことができない。実際にはqとzの差が
zが1.0〜0.8のときは0.4以上、zが0.8〜0.6と0.6以上で
あると非常に容易に第3図(b)のエッチング工程を行なう
ことができる。すなわちエッチングストッパー層と活性
層のAl組成はほぼ等しい必要が生じてくる。一方MOVPE
法で作製されるAlGaInPは同一組成であっても成長条件
によりバンドギャップエネルギーは異なることを見い出
している。第2図にGaInPの場合でのバンドギャップエネ
ルギーの成長温度とV/III比の関係を示す。成長温度とV
/III比によりバンドギャップエネルギーは50meV強異な
る。活性層の形成には低バンドギャップエネルギー条件
を用い、エッチングストッパー層上は高バンドギャップ
エネルギー条件を用いることにより、第1図に示すよう
に活性層10に近接されて配置されるエッチングストッパ
ー層20の光吸収は活性層10と同一組成であっても小さく
なり、レーザ特性を悪化させない。これによりエッチン
グストッパーのAl組成を活性層のAl組成に一致させるこ
とも可能になり、エッチングストッパー層のAl組成比q
とクラッド層50のAl組成比zを選択エッチング可能な値
に設定できる。これにより第3図(b)の工程の制御性を上
げることができることになる。
述したように従来方法のものにエッチングストッパー層
が導入されたものである。このとき活性層を(AlxGa1-x)
0.5In0.5P、クラッド層40を(AlyGa1-y)0.5In0.5P、クラ
ッド層50を(AlzGa1-z)0.5In0.5P、エッチングストッパ
ー層20を(AlqGa1-q)0.5In0.5Pとした場合、半導体レー
ザと選択エッチングの要請によりx＜y,x＜z,x≦q＜zの
関係を満している。qとzの差が十分でないと選択エッチ
ングの手法を使うことができない。実際にはqとzの差が
zが1.0〜0.8のときは0.4以上、zが0.8〜0.6と0.6以上で
あると非常に容易に第3図(b)のエッチング工程を行なう
ことができる。すなわちエッチングストッパー層と活性
層のAl組成はほぼ等しい必要が生じてくる。一方MOVPE
法で作製されるAlGaInPは同一組成であっても成長条件
によりバンドギャップエネルギーは異なることを見い出
している。第2図にGaInPの場合でのバンドギャップエネ
ルギーの成長温度とV/III比の関係を示す。成長温度とV
/III比によりバンドギャップエネルギーは50meV強異な
る。活性層の形成には低バンドギャップエネルギー条件
を用い、エッチングストッパー層上は高バンドギャップ
エネルギー条件を用いることにより、第1図に示すよう
に活性層10に近接されて配置されるエッチングストッパ
ー層20の光吸収は活性層10と同一組成であっても小さく
なり、レーザ特性を悪化させない。これによりエッチン
グストッパーのAl組成を活性層のAl組成に一致させるこ
とも可能になり、エッチングストッパー層のAl組成比q
とクラッド層50のAl組成比zを選択エッチング可能な値
に設定できる。これにより第3図(b)の工程の制御性を上
げることができることになる。
（実施例） 第3図の工程図に従って、(a)に示すように説明する。Ga
As基板100上にGaAs buffer層を介してSeドープの(Al0.4
Ga0.6)0.5In0.5Pでなる厚さ1μｍのクラッド層30、Ga
0.5In0.5Pでなる厚さ0.08μｍの活性層10、Znドープの
(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5Pでなる厚さ0.3μｍのクラッド層
40、Ga0.5In0.5Pでなる厚さ100Åのエッチングストッパ
ー層20、Znドープの(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pでなる厚さ
0.8μｍのクラッド層50ZnドープのGaAsでなる厚さ0.6μ
ｍの保護層80をMOVPE法により順次積層した。このとき
活性層10の成長温度は700℃V/III比は400とし、エッチ
ングストッパー層20の成長温度は700℃V/III比は60とし
た。このとき活性層のバンドギャップエネルギーはは1.
845eVであり、エッチングストッパー層のバンドギャッ
プエネルギーは1.896eVである。次に(b)に示すようにSi
O2膜をエッチングマスクとしてメサエッチングを行っ
た。AlGaInPに対するエッチング液はHClとH2Oの混液で
あり(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pに対しては0.4μｍ/minのエ
ッチングレートを有し、Ga0.5In0.5Pに対しては50Å/mi
nである。このためエッチングする時間は2min程度であ
り3分間エッチングすることにより完全にエッチングス
トッパー層で容易にエッチングを終了できた。このとき
実際にはエッチング時間は2分間の許容度をもち、非常
に制御が簡単である。次に(c)に示すように選択MOVPE法
によりSeドープのGaAsでなる電流ブロック層70を1.2μ
ｍの厚さで前述のエッチングマスクを選択マスクとし
て、クラッド層50の両側に積層し、さらに選択マスクを
除去後ZnドープのGaAsでなるキャップ層60を1μｍ積層
した。
As基板100上にGaAs buffer層を介してSeドープの(Al0.4
Ga0.6)0.5In0.5Pでなる厚さ1μｍのクラッド層30、Ga
0.5In0.5Pでなる厚さ0.08μｍの活性層10、Znドープの
(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5Pでなる厚さ0.3μｍのクラッド層
40、Ga0.5In0.5Pでなる厚さ100Åのエッチングストッパ
ー層20、Znドープの(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pでなる厚さ
0.8μｍのクラッド層50ZnドープのGaAsでなる厚さ0.6μ
ｍの保護層80をMOVPE法により順次積層した。このとき
活性層10の成長温度は700℃V/III比は400とし、エッチ
ングストッパー層20の成長温度は700℃V/III比は60とし
た。このとき活性層のバンドギャップエネルギーはは1.
845eVであり、エッチングストッパー層のバンドギャッ
プエネルギーは1.896eVである。次に(b)に示すようにSi
O2膜をエッチングマスクとしてメサエッチングを行っ
た。AlGaInPに対するエッチング液はHClとH2Oの混液で
あり(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pに対しては0.4μｍ/minのエ
ッチングレートを有し、Ga0.5In0.5Pに対しては50Å/mi
nである。このためエッチングする時間は2min程度であ
り3分間エッチングすることにより完全にエッチングス
トッパー層で容易にエッチングを終了できた。このとき
実際にはエッチング時間は2分間の許容度をもち、非常
に制御が簡単である。次に(c)に示すように選択MOVPE法
によりSeドープのGaAsでなる電流ブロック層70を1.2μ
ｍの厚さで前述のエッチングマスクを選択マスクとし
て、クラッド層50の両側に積層し、さらに選択マスクを
除去後ZnドープのGaAsでなるキャップ層60を1μｍ積層
した。
（発明の効果） 実施例で具体的に説明したように、3分間のエッチング
の中で2分間が実際にエッチングに必要な時間であり、1
分間はエッチングストッパー層20でエッチングがほぼ停
止している許容時間として設定しており、完全にメサ形
状を規定することが容易にできている。実施例ではエッ
チングストッパー層20を100Åとしたが厚さ200Åとすれ
ば4分間の許容時間がとれる。実施例で示した組成の層
構造ではエッチングストッパー層20なしではクラッド層
40でエッチングを停止できないし、エッチングストッパ
ー層の組成が活性層と同一組成のGaInPでないとほとん
ど許容時間がとれない。以上のように、本発明の作製方
法をとれば、活性層とほぼ同一組成のエッチングストッ
パー層が採用でき、選択エッチングの効果を活用できる
ようになる。また、実際に電極を形成して半導体レーザ
としても発振しきい値電流50ｍＡ程度で微分充出力は0.
5mW/mAと通常のものと比べ遜色はなかった。
の中で2分間が実際にエッチングに必要な時間であり、1
分間はエッチングストッパー層20でエッチングがほぼ停
止している許容時間として設定しており、完全にメサ形
状を規定することが容易にできている。実施例ではエッ
チングストッパー層20を100Åとしたが厚さ200Åとすれ
ば4分間の許容時間がとれる。実施例で示した組成の層
構造ではエッチングストッパー層20なしではクラッド層
40でエッチングを停止できないし、エッチングストッパ
ー層の組成が活性層と同一組成のGaInPでないとほとん
ど許容時間がとれない。以上のように、本発明の作製方
法をとれば、活性層とほぼ同一組成のエッチングストッ
パー層が採用でき、選択エッチングの効果を活用できる
ようになる。また、実際に電極を形成して半導体レーザ
としても発振しきい値電流50ｍＡ程度で微分充出力は0.
5mW/mAと通常のものと比べ遜色はなかった。
第1図は本発明の製作方法を応用できるレーザの断面構
造の一例を示す図、第2図はGaInPのバンドギャップエネ
ルギーのMOVPE成長条件依存性を示す図、第3図は本発明
の製作方法を採用するときの製作工程図、第4図は従来
の製作工程図、 図中10は活性層、20はエッチングストッパー層、30,40,
50はクラッド層、60はキャップ層、70は電流ブロック
層、80は保護層、100基板である。
造の一例を示す図、第2図はGaInPのバンドギャップエネ
ルギーのMOVPE成長条件依存性を示す図、第3図は本発明
の製作方法を採用するときの製作工程図、第4図は従来
の製作工程図、 図中10は活性層、20はエッチングストッパー層、30,40,
50はクラッド層、60はキャップ層、70は電流ブロック
層、80は保護層、100基板である。
Claims (1)
- 【請求項１】(AlxGa1-x)0.5In0.5Pでなる活性層を前記
活性層よりバンドギャップエネルギーが大きなAlGaInP
でなるクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造を含む
半導体レーザの有機金属気相成長(MOVPE)法による作製
において、前記活性層、(AlyGa1-y)0.5In0.5Pでなるク
ラッド層、(AlqGa1-q)0.5In0.5Pでなるエッチングスト
ッパー層、ストライプ状にメサ加工される(AlzGa1-z)
0.5In0.5Pでなるクラッド層をこの順に積層する工程を
含み、かつ前記活性層とエッチングストッパー層のAl組
成比をほぼ等しくし、(xq)、さらに前記活性層の結晶
成長を前記エッチングストッパー層に比べ同一Al組成に
おいて低バンドギャップエネルギーとなる成長温度とＶ
／III比のもとで行うことを特徴とするAlGaInP半導体レ
ーザの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15182587A JPH0646667B2 (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | ＡｌＧａＩｎＰ半導体レ−ザの作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15182587A JPH0646667B2 (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | ＡｌＧａＩｎＰ半導体レ−ザの作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63314883A JPS63314883A (ja) | 1988-12-22 |
| JPH0646667B2 true JPH0646667B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=15527138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15182587A Expired - Lifetime JPH0646667B2 (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | ＡｌＧａＩｎＰ半導体レ−ザの作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646667B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07112093B2 (ja) * | 1990-01-12 | 1995-11-29 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5161167A (en) * | 1990-06-21 | 1992-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
| JP2730683B2 (ja) * | 1990-10-09 | 1998-03-25 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子 |
| JPH07193313A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 半導体レーザ |
-
1987
- 1987-06-17 JP JP15182587A patent/JPH0646667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63314883A (ja) | 1988-12-22 |
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| JPH0511677B2 (ja) | ||
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