JPH069274B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザの製造方法

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JPH069274B2
JPH069274B2 JP62056243A JP5624387A JPH069274B2 JP H069274 B2 JPH069274 B2 JP H069274B2 JP 62056243 A JP62056243 A JP 62056243A JP 5624387 A JP5624387 A JP 5624387A JP H069274 B2 JPH069274 B2 JP H069274B2
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幸男 尺田
治夫 田中
雅人 虫上
薫 楠
克彦 井川
祐士 石田
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Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、半導体レーザの製造方法に関する。
(b)従来の技術 従来より半導体レーザは光情報処理や光通信用の電子部
品として用いられており、その応用分野は多枝に渡ろう
としている。半導体レーザに要求される特性の一つとし
てしきい値電流すなわち自然発光状態からレーザ発振状
態に変化する半導体レーザの順方向電流をいかに低減す
るかが技術的課題の一つであった。
第2図(A),(B)は従来の半導体レーザの製造方法
を表す断面図である。同図(A)においては1はn型G
aAsの基板、2はn型AlGaAsのクラッド層、3
は不純物を含まないAlGaAsの活性層、5はp型A
lGaAsのクラッド層、9はp型のGaAsのキャッ
プ層をそれぞれ表している。このように基板上に各層を
成長させた後、同図(B)に示すようにプロトンなどを
打ち込むことにより電流阻止領域10を形成する。この
ようにして電流阻止領域間(以下ストライプという。)
における活性層での電流の集中度を高めている。
ところが、電流阻止領域をプロトンの打ち込みなどによ
り絶縁化したことにより、活性層の結晶性が乱れ、寿命
などに悪影響を及ぼしていた。そこでクラッド層の一部
分を逆の伝導型にすることにより電流阻止領域を形成す
れば、この問題を解消することができる。第3図
(A),(B)はその例を表している。同図(A)は第
2図(A)に示したものと同様の構成であり、基板上に
各層を成長させた後、第3図(B)に示すようにストラ
イプを形成すべき個所以外に不純物を拡散またはイオン
打ち込みを行うことによりn型の電流阻止領域11を形
成している。
(c)発明が解決しようとする問題点 ところが、第3図(B)に示した従来の半導体レーザに
おいては、活性層において光励起が行われてレーザ発光
するため、活性層での電流の集中度を高める必要があ
る。そのためには図中tの寸法をできるだけ小さくしな
ければならない。一方、p型クラッド層5は光の導波路
となるので例えば1.0〜0.5μm以上厚くなければ
光損失が大きくなる。また、キャップ層9はヒートシン
クとの半田付けの際半田材の活性層への影響を防止し、
さらに、電極金属の影響を防止するためある程度厚くな
ければ実用上問題が発生する。そこでこれらの二つの層
で3〜数μmの厚さが必要である。ところが、拡散,イ
オン打ち込みともに3〜数μmの深さにおいて100Å
程度の精度をもたせることは困難であり、したがって活
性層のごく近傍まで電流阻止領域11を形成することが
困難である。
さらに、p型クラッド層5とp型キャップ層9とで3〜
数μmの厚さになり、電流の集中するストライプ層が厚
く、抵抗値が高くなる。
このような理由でしきい値電流は低減されず、動作電圧
の上昇および発熱の問題があった。この発明の目的は、
前述のtの寸法を容易に小さくし、しきい値電流の低い
半導体レーザを得ることのできる半導体レーザの製造方
法を提供することにある。
(d)問題点を解決するための手段 この発明の半導体レーザの製造方法は、基板上に下部ク
ラッド層、活性層、下部クラッド層と逆伝導型の上部第
1クラッド層、下部クラッド層と同伝導型の上部第2ク
ラッド層、および分子線エピタキシャル成長室における
蒸発速度が上部第2クラッド層より大きな保護層をこの
順に形成した後、前記保護層の表面から上部第1クラッ
ド層まで不純物をイオン打ち込みまたは拡散して上部第
2クラッド層に上部第1クラッド層と同伝導型のストラ
イプ部を形成する工程と、前記保護層を分子線エピタキ
シャル成長室で蒸発させ、続いて上部第2クラッド層上
に上記ストライプ部と同伝導型の上部第3クラッド層と
キャップ層をこの順に分子線エピタキシャル成長法によ
り形成する工程とからなる。
(e)作用 この発明の半導体レーザの製造方法においては、基板上
に下部クラッド層、活性層、上部第1クラッド層、上部
第2クラッド層、および保護層がこの順に形成された段
階で、前記保護層の表面から上部第2クラッド層まで不
純物がイオン打ち込みまたは拡散されることにより上部
第2クラッド層にストライプ部が形成され、その後、上
部第2クラッド層上にストライプ部と同伝導型の上部第
3クラッド層とキャップ層がこの順に形成される。この
ように所定厚さの上部第3クラッド層とキャップ層を形
成する前の中間段階で、不純物のイオン打ち込みまたは
拡散によりストライプ部が形成されるため、上部第2ク
ラッド層のストライプ部以外の領域が電流阻止層とな
り、電流阻止領域の寸法精度が高まり、前述のtの小さ
な半導体レーザが得られる。さらに、上部第2クラッド
層の表面に保護層を形成した状態で不純物イオンの打ち
込みまたは拡散を行って、上部第2クラッド層のストラ
イプ部を形成するようにしたため、上部第2クラッド層
表面の損傷または汚損を防ぐことができ、しかも前記保
護層を分子線エピタキシャル成長室で蒸発させるように
したため、前記保護層を例えば通常のウェットエッチン
グやドライエッチングにより除去する場合に比較して、
上部第2クラッド層の平坦性および結晶性が向上し、前
記保護層の除去から上部第3クラッド層の形成への移行
もスムーズに行うことができ、特性の優れた半導体レー
ザを容易に製造することができる。
(f)実施例 第1図(A)〜(D)はこの発明の実施例である半導体
レーザの製造方法を表す各工程における断面図である。
同図(A)において1は縦250μm,横250μm,
厚さ200μmのn型Ga,As基板、2は厚さ1.5
μmのn型Al0.6 Ga0.4 Asの下部クラッ
ド層、3は厚さ800Åで不純物を含まないAl0.15
0.85Asの活性層、4は厚さ0.2μmのp型Al
0.6 Ga0.4 Asの上部第1クラッド層、5は
厚さ0.4μmのn型Al0.6 Ga0.4 Asの
上部第2クラッド層、6は厚さ400Åの不純物を含ま
ないGaAsの保護層をそれぞれ表している。これらの
各層は基板1の上部に分子線エピタキシャル法によって
それぞれ順に成長させる。
次に同図(B)に示すように成長させたウエハを取り出
し、フォトリソグラフィ法により、ストライプ部を形成
すべき幅4μmの領域を除く領域に厚さ1.5μmのレ
ジストを付着させる。その後Mgイオンを加速電圧12
0Kev,ドーズ量1×1014cm-2の条件で打ち込
む。このとき打込深さは0.6μmである。この程度の
浅いイオン打込または拡散であれば、約100Åの正確
さで深さを制御することができる。従って電流阻止領域
5bと活性層3との隙間tは上部第1クラッド層4の厚
みにより定まるから、イオン打込みまたは拡散深さの精
度に応じてその寸法を小さくすることができる。
次に、有機洗浄によってレジスト7を除去した後、分子
線エピタキシャル成長室に入れる。ウエハに対してAs
の分子線を当てながら、温度を750〜760℃で約3
0分間保持する。保護層であるGaAsの蒸発速度は
0.7〜1.0μm/hであるのに対し、Al0.6
Ga0.4 Asである上部第2クラッド層の蒸発速度
は0.05μm/h以下である。このため、第1図
(C)に示すように保護層が選択的に蒸発される。ま
た、このとき第1図(B)に示した工程で打ち込まれた
Mgイオンがアニール効果で活性化してストライプ5a
の領域がp型化する。尚、分子線エピタキシャル装置の
成長室内は超高真空状態であり、クラッド層のAlは酸
化することなく、次に述べるようにこのクラッド層上に
上部第3クラッド層をそのまま成長させることができ
る。
第1図(D)に示すように、上部第2クラッド層上の更
にp型のAl0.6 Ga0.4 Asである上部第3
クラッド層8を厚さ0.9μmになるまで分子線エピタ
キシ成長させ、更にその表面にp型のGaAsのキャッ
プ層9を厚さ2μmになるまで分子線エピタキシ成長さ
せる。
以上のようにして活性層と電流阻止領域5bとの隙間t
が小さく、しかも所定厚さの上部クラッド層が形成され
た半導体レーザが製造される。
尚、この実施例においては、電流阻止領域5bがクラッ
ド層と同じ組成のAlGaAsであるため、活性層から
広がる光がこの阻止領域で吸収されることがなく、従っ
てストライプの幅を狭くし、tを薄くすることによりし
きい値電流等を容易に改善することができる。
(g)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、ストライプの厚みを高
い寸法精度により形成することができるため、活性層と
電流阻止層との隙間tを小さくすることができる。また
ストライプ部の厚みを薄くし、しかも上部クラッド層の
厚みを所定寸法に形成することができるため、ストライ
プにのみ電流を集中させることができ、しきい値電流を
低減することができる。さらに、この発明によれば、上
部第2クラッド層の表面に保護層を形成した状態で不純
物イオンの打ち込みまたは拡散を行って、上部第2クラ
ッド層にストライプ部を形成するようにしたため、上部
第2クラッド層表面の損傷または汚損を防ぐことがで
き、しかも前記保護層を分子線エピタキシャル成長室で
蒸発させるようにしたため、上部第2クラッド層の平坦
性および結晶性を高く保つことができ、前記保護層の除
去から上部第3クラッド層の形成への移行もスムーズに
行うことができるため、特性の優れた半導体レーザを容
易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(D)はこの発明の実施例である半導体
レーザの製造方法の各工程を表す断面図、第2図
(A),(B)と第3図(A),(B)は従来の半導体
レーザの製造方法を表す断面図である。 1……基板、2……下部クラッド層、 3……活性層、4……上部第1クラッド層、 5……上部第2クラッド層、5a……ストライプ、 5b……電流阻止領域、8……上部第3クラッド層、 9……キャップ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠 薫 京都府京都市右京区西院溝崎町21番地 ロ ーム株式会社内 (72)発明者 井川 克彦 京都府京都市右京区西院溝崎町21番地 ロ ーム株式会社内 (72)発明者 石田 祐士 京都府京都市右京区西院溝崎町21番地 ロ ーム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−198684(JP,A) 特開 昭57−112090(JP,A) 特開 昭56−90586(JP,A) 特開 昭61−150392(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に下部クラッド層、活性層、下部ク
    ラッド層と逆伝導型の上部第1クラッド層、下部クラッ
    ド層と同伝導型の上部第2クラッド層、および分子線エ
    ピタキシャル成長室における蒸発速度が上部第2クラッ
    ド層より大きな保護層をこの順に形成した後、前記保護
    層の表面から上部第1クラッド層まで不純物をイオン打
    ち込みまたは拡散して上部第2クラッド層に上部第1ク
    ラッド層と同伝導型のストライプ部を形成する工程と、
    前記保護層を分子線エピタキシャル成長室で蒸発させ、
    続いて上部第2クラッド層上に上記ストライプ部と同伝
    導型の上部第3クラッド層とキャップ層をこの順に分子
    線エピタキシャル成長法により形成する工程とからなる
    半導体レーザの製造方法。
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