JPH08250799A

JPH08250799A - 半導体レーザおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08250799A
Application number: JP4764495A
Authority: JP
Inventors: Osamu Goto; 修後藤; Koji Nakamura; 幸治中村; Tetsuhito Nakajima; 徹人中島; Hideaki Horikawa; 英明堀川
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】電流ブロック層中に転位が少なく、活性層の
ダメージの少ない半導体レーザを提供する。【構成】メサ構造２５と電流ブロック層３２及び３４
との間に、少なくともメサ構造２５の側壁面２５ａと側
壁面の裾部の上面２５ｂとの境界領域２５ｃから上面の
領域にわたり、歪発生防止膜３０を介在させてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザおよび
その製造方法、特に、埋込み型半導体レーザおよびその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、埋込み型半導体レーザとして例え
ばヘテロ構造の歪量子井戸型半導体レーザがある。この
歪量子井戸型半導体レーザの構造およびその製造方法
は、文献（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ、
１３ｔｈ、Ｍａｙ，１９９３，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．１
０，ｐｐ．８７３−８７４）に開示されている。

【０００３】この文献に開示されている歪量子井戸型半
導体レーザの製造方法によれば、ｎ型ＧａＡｓ基板上
に、有機金属気相成長法（例えばＭＯＶＰＥ法）を用い
て下側クラッド層（ｎ−ＩｎＧａＰ層）、活性層（Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ層）および上側ク
ラッド層（ｐ−ＩｎＧａＰ層）を順次形成する。

【０００４】次に、上側クラッド層上に、熱ＣＶＤ法を
用いてエッチングマスク（ＳｉＯ₂膜）を形成し、この
エッチングマスクを用いて周知のフォトリソ技術により
ストライプ状のメサ構造を形成する。次に、メサ構造の
側壁面および上面に、ＭＯＶＰＥ法を用いてｐ形電流ブ
ロック層（ｐ−ＩｎＧａＰ層）およびｎ形電流ブロック
層（ｎ−ＩｎＧａＰ層）を順次形成する。このようにし
てメサ構造の両側壁面及この側壁面と連続した裾部の上
面にはｐ形電流ブロック層およびｎ形電流ブロック層が
個別に埋め込まれる。続いて、上側クラッド層上のエッ
チングマスクを除去し、その後、試料全体を水洗、窒素
ブロ−（乾燥）処理する。このような処理を行った試料
に対して有機金属気相成長法（例えばＭＯＶＰＥ法）を
用いて試料のメサ構造の突出部の表面およびメサ構造の
両側壁面側に形成されているｎ形電流ブロック層（ｎ−
ＩｎＧａＰ）上に、ｐ形上側クラッド層（ｐ−ＩｎＧａ
Ｐ）およびｐ形コンタクト層（ｐ−ＧａＡｓ層）を順次
形成する。

【０００５】更に、ｐ形コンタクト層上にはＡｕＺｎ電
極金属層を形成し、一方、基板の裏面にはＡｕＧｅＮｉ
電極金属層を形成する。このようにして形成されたヘテ
ロ構造の歪量子井戸型レーザは、閾値の電流が小さく、
しかもレーザの発振出力特性も高いと報告されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た歪量子井戸型半導体レーザの製造方法には、以下に述
べるような問題がある。

【０００７】従来の製造方法では、メサ構造を形成し
た後、このメサ構造の両側壁面およびこれら側壁面と連
続している裾部の上面にｐ形電流ブロック層およびｎ形
電流ブロック層をそれぞれ埋め込む。このとき、ｐ形電
流ブロック層およびｎ形電流ブロック層中には転位が多
数発生する。以下、図６の（Ａ）および（Ｂ）のＴＥＭ
（透過電子顕微鏡）写真を模写した図を参照して転位の
発生状況について説明する。レーザの発振方向に対して
直交する断面部をＴＥＭ写真で観察すると、ｐ形電流ブ
ロック層６０およびｎ形電流ブロック層６２中に多数の
転位Ｄが発生している。この転位Ｄは、メサ構造の両側
壁面とこの側壁面の裾部の上面との境界領域に向かって
斜め方向に、かつ境界領域に集中して発生する。更に、
メサ構造の突出部の表面（頭部表面）およびｎ形電流ブ
ロック層６２上に、ｐ形上側クラッド層（ｐ−ＩｎＧａ
Ｐ層）６４およびｐ形コンタクト層（ｐ−ＧａＡｓ層）
６６を形成した場合、ｐ形上側クラッド層６４やｐ形コ
ンタクト層６６中に、電流ブロック層６０および６２中
の転位Ｄと連続した転位ループＬが発生する（図６の
（Ｂ）参照）。転位が発生する原因としては以下のよう
に考えられる。

【０００８】メサ構造の側壁面は、特定の面方位をもっ
ていない。一方、メサ構造の裾部の上面は（００１）面
によて形成されている。このようなメサ構造にｐ形電流
ブロック層６０を成長させると、成長途中の段階でメサ
構造の側壁面には特定の面方位をもった結晶面が形成さ
れてくる。この際に各結晶面でのＩｎ原子とＧａ原子の
マイグレーション長の差からこの領域には局所的にＩｎ
とＧａ組成の乱れが生じて歪みが発生する。この歪みを
緩和するために転位が発生すると考えられる。このよう
に、ｐ形電流ブロック層６０およびｎ形電流ブロック層
６２に転位が発生すると、半導体レーザの電極金属間に
電圧を印加した場合、活性層５４、ｐ形上側クラッド層
５６および６４およびｎ形下側クラッド層５２を流れる
電流がｐ形およびｎ形電流ブロック層６０および６２側
にリークしてしまうので、半導体レーザの電気特性（例
えば閾値電流、発振出力など）が悪くなる。

【０００９】また、メサ構造の両側に電流ブロック層
６０および６２を埋め込む場合、ＭＯＶＰＥ法を用いて
メサ構造の両側壁面に電流ブロック層６０および６２を
形成しているが、このときの反応ガスとしてホスフィン
（ＰＨ₃ ）を用いる。このＰＨ₃ ガスにより活性層５４
中のひ素（Ａｓ）が脱離する。この活性層５４からのＡ
ｓ脱離が起こると、半導体レーザの電気特性が劣化して
しまうという問題がある。

【００１０】そこで、電流ブロック層中に転位が少な
く、活性層のダメージの少ない半導体レーザおよびその
製造方法が望まれていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、この第１発明
の半導体レーザによれば、基板上に下側クラッド層、活
性層および上側クラッド層を有するメサ構造と、該メサ
構造の突出部の両側壁面およびこれら側壁面とそれぞれ
連続しているメサ構造の裾部の上面に電流ブロック層を
具える半導体レーザにおいて、メサ構造と電流ブロック
層との間に、少なくとも側壁面と上面との境界領域から
上面の領域にわたり、歪発生防止膜を介在させることを
特徴とする。

【００１２】また、この発明の第２発明の半導体レーザ
の製造方法によれば、基板上に下側クラッド層、活性層
および上側クラッド層を有するメサ構造を形成した後、
該メサ構造の側壁面および該側壁面と連続した裾部の上
面に電流ブロック層を埋め込んで半導体レーザを製造す
るに当たり、メサ構造を形成した後、少なくとも、側壁
面と裾部の上面との境界領域から裾部の上面の全面にわ
たり、歪発生防止膜を有機金属気相成長法で形成するこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】この第１発明の半導体レーザによれば、メサ構
造と電流ブロック層との間に、少なくともメサ構造の側
壁面とこのメサ構造の裾部の上面との境界領域から上面
側の領域にわたり、歪発生防止膜を介在させてある。こ
の境界領域から上面にかけての領域の表面は、多数また
は複数の異なる面方位の領域が現れている。したがっ
て、これらの表面上にこの歪発生防止膜を成長させて介
在させることにより、この歪発生防止膜の上側面は、メ
サ構造の境界領域において発生している異なる面方位の
面方位領域の個数よりも少ない面方位領域の個数となる
ので、歪発生防止膜上に設けられたる電流ブロック層中
の、前述の境界領域から上面にわたる領域に対応する領
域で発生する転位を従来よりも低減することが出来る。

【００１４】また、第２発明の半導体レーザの製造方法
によれば、メサ構造を形成した後、少なくとも、このメ
サ構造の側壁面および裾部の上面との境界領域からこの
裾部の上面の全面にわたって、歪発生防止膜を有機金属
気相成長法で形成する。このとき、有機金属気相成長法
の実施に先立ち、有機金属気相成長法に用いる基板温度
よりも低い基板温度でメサ構造をＶ族系水素ガスに晒す
ので、このＶ族系水素ガスが活性層中のひ素（Ａｓ）の
離脱およびクラッド層中のリン（Ｐ）の脱離を抑制す
る。また、有機金属気相成長法によって形成された歪発
生防止膜の上側面では、メサ構造の境界領域に発生して
いる面方位領域の個数よりも小さくなるので、電流ブロ
ック層中に発生する転位を低減することができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の半導体レー
ザの一例としてヘテロ構造の埋込み型半導体レーザ（以
下、ＢｕｒｉｅｄＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅレ
ーザ（略称ＢＨレーザ）と称する。）およびその製造方
法の実施例について説明する。なお、図１〜図４は、こ
の発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及
び配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、以
下の説明中で述べる使用材料及び材料の使用量、処理時
間、温度、膜厚その他の数値的条件は、この発明の範囲
内の好適例にすぎない。従って、この発明がこれら条件
にのみ限定されるものでないことは理解されたい。

【００１６】［ＢＨレーザの構造説明］図１は、ＢＨレ
ーザをレーザの発振方向に対して直交する方向に沿って
切断したときの断面図である。

【００１７】この実施例のＢＨレーザは、基板１０とし
てｎ形ＧａＡｓ基板を用いる。また、この実施例では、
基板１０上に下側クラッド層（ｎ−ＩｎＧａＰ層）１
２、活性層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ層）２４および上側クラッ
ド層（ｐ−ＩｎＧａＰ層）２６ａを積層したメサ構造２
５を具えている。メサ構造２５の突出部の両側壁面を符
号２５ａで示し、これらの側壁面２５ａと連続している
メサ構造２５の裾部の上面を符号２５ｂで示してある。
また、メサ構造２５の両側壁面２５ａとこの裾部の上面
２５ａとの境界領域を符号２５ｃで示してある。

【００１８】また、歪発生防止膜３０は、メサ構造２５
と電流ブロック層（後述する。）との間に形成する。す
なわち、歪発生防止膜３０はメサ構造の側壁面２５ａと
上面２５ｂとの境界領域２５ｃから上面２５ｂの領域に
わたり形成される。この実施例では、歪発生防止膜３０
を例えばＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ（ただし、ｘは組成比を表
す。）とする。そして、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓの組成ｘを
例えばｘ＝０．４８（４８濃度％）とする。したがっ
て、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜３０を組成比で表すと、Ａｌ
_0.48Ｇａ_0.52Ａｓになる。また、歪発生防止膜３０の上
側面は、メサ構造２５の境界領域２５ｃにおいて下側ク
ラッド層１２の表面に発生している異なる面方位を示す
面方位領域の個数よりも少ない個数の面方位領域を有し
ている。メサ構造２５の側壁面２５ａ，上面２５ｂ及び
境界領域２５ｃには、例えば（４１１）面、（１１１）
面、（１１０）面および（００１）面などの面方位を有
する領域が多数形成されている。これに対して、歪発生
防止膜３０の上側面は、（４１１）Ｂ面（ただし、Ｂは
ここではＶ族の原子面（Ａｓ面）を表す符号とする。）
および（００１）面の２つの面で代表される面方位の領
域が形成されている。

【００１９】この実施例では、メサ構造２５の両側壁面
２５ａおよび歪発生防止膜３０上にｐ形電流ブロック層
３２を具えている。このｐ形電流ブロック層３２上にメ
サ構造２５の突出部の表面（頭部表面とも称する。）と
平坦になるようにｎ形電流ブロック層３４を具えてい
る。なお、このときのｐ形電流ブロック層３２をｐ−Ｉ
ｎＧａＰとし、ｎ形電流ブロック層３４をｎ−ＩｎＧａ
Ｐとする。また、メサ構造２５の突出部の表面およびｎ
形電流ブロック層３４上には、ｐ形上側クラッド層２６
ｂを具え、この上側クラッド層２６ｂ上にｐ形コンタク
ト層３６を具えている。ここでは、ｐ形上側クラッド層
２６ｂをｐ−ＩｎＧａＰとし、ｐ形コンタクト層３６を
ｐ−ＧａＡｓとする。更に、ｐ形コンタクト層３６上に
第１電極金属膜３８を具え、一方、基板１０の裏面に第
２電極金属膜４０を具えている。なお、第１電極金属膜
３８を例えばＡｕＺｎとし、第２電極金属膜４０を例え
ばＡｕＧｅＮｉとする。

【００２０】［製造方法の説明］次に、図２の（Ａ）〜
（Ｃ）、図３の（Ａ）〜（Ｂ）および図４を参照してＢ
Ｈレーザの製造方法について説明する。なお、図２〜図
４は、この発明のレーザを製造する工程を説明するため
の工程図である。なお、図２の（Ａ）〜（Ｃ）、図３の
（Ａ）〜（Ｂ）は、ＢＨレーザのレーザ発振方向に対し
て直交する方向に切断したときの断面図であり、図４
は、ＢＨレーザの製造工程中の一部を説明するための斜
視図である。

【００２１】この実施例では、基板１０として、既に説
明したと同様のｎ形ＧａＡｓ基板（以下、基板とい
う。）を用いる。この基板１０上に例えばＭＯＶＰＥ法
を用いてｎ−ＩｎＧａＰ下側クラッド層１２、ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層２４およびｐ−ＩｎＧａＰ上側クラッド層
２６を順次形成する（図２の（Ａ））。なお、活性層２
４は、下側クラッド層１２上に形成され、下側クラッド
層１２側からＩｎＧａＡｓＰ層１４、ＧａＡｓ層１６、
ＩｎＧａＡｓ層１８、ＧａＡｓ層２０およびＩｎＧａＡ
ｓＰ層２２を積層構造をしている。ここで、下側クラッ
ド層１２、活性層２４および上側クラッド層２６の膜厚
は設計で決めた任意好適な値を選べば良い。

【００２２】次に、例えば熱ＣＶＤ法を用いて上側クラ
ッド層２６上にエッチングマスク２８を形成する（図２
の（Ｂ））。この実施例では、エッチングマスク２８を
シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ 膜）とする。

【００２３】次に、図２（Ｂ）の構造体をエッチング溶
液（フッ化臭素（ＨＢｒ）、過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）、
塩酸（ＨＣｌ）および水（Ｈ₂ Ｏ）の混合液）中に浸漬
してメサ構造２５を形成する（図３の（Ｃ））。なお、
図３の（Ｃ）では、メサ構造２５の側壁面を符号２５ａ
で示し、メサ構造２５の裾部の上面を符号２５ｂで示し
ている。また、側壁面２５ａと裾部の上面２５ｂとの境
界領域を符号２５ｃで示す。ここで、境界領域とは、幅
のある領域を考える。なお、メサ構造２５を形成すると
きのエッチング条件は次の通りとする。

【００２４】エッチング液の混合比：フッ化臭素（ＨＢ
ｒ）、過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）、塩酸（ＨＣｌ）および
水（Ｈ₂ Ｏ）＝５：１：１０：１０溶液温度：約１８℃ エッチング時間：約２０秒なお、上述したエッチングの条件は、この実施例での最
適条件の一例であって、試料の大きさとか膜厚とかＭＯ
ＶＰＥの成膜条件とかが変われば条件を変える必要があ
る。このように、図２の（Ｂ）の構造体をエッチング溶
液に浸漬することによって、エッチングマスク２８方向
から基板１０方向（深さ方向）へ各層はエッチングされ
ると同時に、エッチングマスク２８の中心方向（横方
向）にも深さ方向と同じ量だけ同時にエッチングされ
る。したがって、エッチングマスク２８に対してアンダ
ーカットされた形状のメサ構造２５が形成される。

【００２５】図４は、図２の（Ｃ）の構造体を立体的に
みたときの斜視図である。なお、図中、活性層２４を１
層で示してあるが、実際の形状は図２の（Ｃ）に示すよ
うに５層から形成されている。また、図４では、結晶面
の面方位を３つの矢印方向で示している。すなわち、切
断面に対して横方向（ｘ軸方向）を〔１−１０〕（ただ
し、−符号は１のバーを表す符号である。）方向とし、
切断面と直交する側壁面方向（ｙ軸方向）を〔１１０〕
方向とし、切断面に対して縦方向（ｚ方向）を〔００
１〕方向とする。したがって、この実施例では、基板１
０の表面の結晶方位は〔００１〕方向であり、かつ（０
０１）面で形成されている。また、切断面に対し、〔１
１０〕方向にストライプ状のメサが形成されている。

【００２６】次に、ＭＯＶＰＥ法を用いてメサ構造２５
の側壁面２５ａおよび裾部の上面２５ｂ上にわたって歪
発生防止膜３０を形成する。この実施例では、歪発生防
止膜３０を歪吸収膜、歪緩和膜、或いは転位緩和膜など
とも称する。なお、この実施例では、歪発生防止膜３０
をＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ（ただし、ｘは組成比を表す。）
とする。以下、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を
用いてＡｌ_x Ｇａ_1-xＡｓ膜３０を成膜する方法につい
て説明する。

【００２７】この実施例では、まず、反応炉（図示さ
ず）中に基板１０を搬入する。その後、炉内を昇温し、
基板温度が４００℃よりも低い温度でＶ族水素系ガスの
アルシン（ＡｓＨ₃ ）ガスおよびホスフィン（ＰＨ₃ ）
ガスを同時に反応炉内に導入する。更に、炉内の基板温
度を昇温して、歪発生防止膜３０の成膜温度である７０
０℃（基板温度）とし、ＰＨ₃ ガスの導入を停止後、ト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧａ）を先に導入した後、ＡｓＨ₃ ガスを導入
する。メサ構造２５の側壁面２５ａおよび裾部の上面２
５ｂにＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜３０を形成する。このと
き、結晶中からＶ族元素が脱離しはじめる基板温度より
も低い基板温度で、メサ構造をＡｓＨ₃ ガスとＰＨ₃ ガ
スとに晒すため、活性層２４からのひ素（Ａｓ）の脱離
およびクラッド層１２及び２６ａからのリン（Ｐ）の脱
離が抑制される。このように、Ｖ族系水素ガスを用いて
Ｖ族金属の脱離を防止する方法をＶ族系水素ガス保存と
も称する。このとき、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜３０の膜厚
を例えば５０ｎｍとする。

【００２８】また、このＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜３０は、
後工程においてメサ構造２５の両側壁面に形成するＩｎ
ＧａＰ電流ブロック層と屈折率が同じになるようにｘの
組成比を調整（制御）するのが良い。この実施例では、
Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓのｘの組成比率を例えば４８濃度％
とする。したがって、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜３０を組成
比で表すと、Ａｌ_0.48Ｇａ_0.52Ａｓとなる。

【００２９】次に、従来と同様なＭＯＶＰＥ法を用いて
Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜３０上にｐ−ＩｎＧａＰ電流ブロ
ック層３２およびｎ−ＩｎＧａＰ電流ブロック層３４を
順次形成し、メサ構造２５の両側壁面２５ａおよび側壁
面に連続する上面２５ｂにわたって電流ブロック層３２
および３４を形成する（図３の（Ａ））。このｐ−Ｉｎ
ＧａＰ電流ブロック層３２およびｐ−ＩｎＧａＰ電流ブ
ロック層３４を成膜するときの成膜条件は以下の通りと
する。

【００３０】この実施例では、ＡｌＧａＡｓを成長させ
た後、ＡｓＨ₃ ガスを保存したまま、炉内の温度を制御
して炉内に配置してある基板１０の温度を約７５０℃に
昇温する。この後、ＡｓＨ₃ ガスを切り、ＩＩＩ族系水
素ガス、例えばＴＭＩｎまたはＴＭＧａを導入した後、
Ｖ族系水素ガスであるＰＨ₃ ガスを導入することによ
り、Ｉｎ_1-x Ｇａ_x Ｐ（ただし、Ｘは組成比を表す。）
膜を形成する。なお、ここでは、Ｉｎ_1-x Ｇａ_x Ｐ膜３
２及び３４のｘの組成比率を５１濃度％とする。したが
って、Ｉｎ_1-x Ｇａ_x Ｐ膜３２及び３４を組成比で表す
とＩｎ_0.49Ｇａ_0.51Ｐになる。

【００３１】次に、エッチングマスク２８を例えばフッ
化水素酸の溶液に浸漬して除去した後、エッチングマス
ク２８の除去された試料を水洗、窒素ブロー処理する。
この試料を用いてメサ構造２５の頭部表面およびｎ−Ｉ
ｎＧａＰ電流ブロック層３４上にｐ−ＩｎＧａＰ上側ク
ラッド層２６ｂおよびｐ−ＧａＡｓコンタクト層３６を
順次形成する。ｐ−ＩｎＧａＰ上側クラッド層２６ｂお
よびｐ−ＧａＡｓコンタクト層３６を形成するときも、
従来と同様のＭＯＶＰＥ法を用いてそれぞれの層２６
ｂ，３６を成膜するのが良い。更に、ＭＯＶＰＥ法を用
いてコンタクト層３６上に第１電極金属層（ＡｕＺｎ
層）３８を形成し、一方、基板１０の裏面に第２電極金
属層（ＡｕＧｅＮｉ層）４０を形成する（図３の
（Ｂ））。このような一連の工程を経て埋め込み型半導
体レーザが完成する。

【００３２】図５は、転位の状況を調べるために試作し
た試料を用いて顕微鏡観察したＴＥＭ写真を模写した図
である。

【００３３】この試料は、活性層を形成せずに上述した
実施例の工程と同じ工程によりメサ構造をクラッド層１
２で形成し、メサ構造の両側壁面および裾部の上面に歪
発生防止膜３０、ｐ形電流ブロック層３２およびｎ形電
流ブロック層３４を形成してある。更に、メサ構造２５
の突出部の表面とｐ形電流ブロック層３２およびｎ形電
流ブロック層３４上に上側クラッド層３６を形成してあ
る。メサ構造２５の側壁面から電流ブロック層３２およ
び３４中にわずかに転位Ｄが発生している。

【００３４】これに対して、従来の工程で製造された試
料は、メサ構造の両側壁面と裾部の上面との境界領域に
多数の転位Ｄが発生しており、また、転位ループＬも電
流ブロック層６０、６２、上側クラッド層６４、および
コンタクト層６６中に転位が多数発生している。しか
も、上側クラッド層６４を形成することにより転位はル
ープ状に形成されている（図６の（Ａ）および（Ｂ）参
照）。なお、ループ状に形成された転位をループ転位Ｌ
とも称する。

【００３５】図５および図６からも理解できるように、
この実施例では従来の転移の発生個数と比較してこの発
明による場合の方が転位Ｄの発生個数は極めて少なくな
る。すなわち、ｐ形およびｎ形電流ブロック層３２およ
び３４中に発生する転位Ｄは、メサ構造の両側壁面と裾
部の上面との境界領域の上側の、ブロック層３２および
３４中の領域にわずかに形成されているだけである。こ
のように転位が減少する理由を図７の（Ａ）〜（Ｂ）及
び図８の（Ａ）〜（Ｂ）を参照して説明する。なお、図
７および図８は、転位の発生する状況を説明するための
モデル図である。メサ構造２５の境界領域２５ｃおよび
裾部の上面２５ｂの表面には、この層を例えばｎ−Ｉｎ
ＧａＰ層５２とすると、種々の面方位、すなわちａ面、
ｂ面、ｃ面およびｄ面が複数面、場合によってはその他
の面方位の面が発生している。ここでは、ａ面を（１１
０）面とし、ｂ面を（１１１）面とし、ｃ面を（４１
１）面とし、ｄ面を（００１）面とする。したがって、
この表面上にわたってＩｎＧａＰ電流ブロック層６０を
成長させると、メサ構造２５の面方位と同じ面が電流ブ
ロック層６０の表面にも形成される。したがって、各結
晶面でのＩｎ原子とＧａ原子のマイグレーション長の差
からこの領域には局所的にＩｎとＧａ組成の乱れが生じ
て転位が発生するものと考えられる。

【００３６】これに対して、歪発生防止膜３０を形成す
ることにより、メサ構造２５の境界領域２５ｃにあたる
歪発生防止膜３０、すなわち、この実施例では、Ａｌ_x
Ｇａ_1-x Ａｓ層の上側面に（４１１）Ｂ面が現れる。そ
の結果、その実施例では、従来のメサ構造２５のそれぞ
れの面に形成されている少なくとも４つの種類の面方位
領域から、この歪発生防止膜３０の上面では、１つの領
域の面方位領域になっているので、この歪発生防止膜３
０上に電流ブロック層３２および３４を形成した場合、
メサ構造の境界領域は歪発生防止膜の（４１１）Ｂ面に
成長するインジウム（Ｉ）ｎまたはリン（Ｐ）の取込み
効率が等しくなる。したがって、従来に比べてＩｎＧａ
Ｐの組成のずれが少なくなり、このため、電流ブロック
層３２および３４に発生する転位が減少する。図８の
（Ａ）および（Ｂ）は、この実施例での転位の発生状況
を示すモデル図である。メサ構造２５の裾部の上面２５
ｂおよび境界領域２５ｃ上に歪発生防止膜３０を形成し
た場合、境界領域２５ｃの歪発生防止膜３０の面方位は
ｈ面、すなわちこの例では（４１１）Ｂ面が形成され
る。また、メサ構造の裾部の上面２５ａはｉ面、すなわ
ちこの例では（００１）面になる。この歪発生防止膜３
０上に電流ブロック層３２を形成した場合、結晶の成長
方向は矢印ｎ方向に向かって成長して行き、境界領域に
ｋ面、すなわちこの例では（４１１）Ｂ面が形成され
る。更に、電流ブロック層３２が成長すると、電流ブロ
ック層の表面には、ｊ面、すなわちこの実施例では（４
１１）Ｂ面とｍ面、すなわちこの実施例では（００１）
面との面が現れる。歪発生防止膜を用いることにより、
マイグレーション長に大きな違いの現れない面の境界領
域にはＩｎ原子とＧａ原子の取り込み量の違いがなくな
り、転位の発生が減少するものと考えられる。

【００３７】また、図５のＴＥＭ写真の模写図では、メ
サ構造の側壁面の裾部の領域から側壁面と連続している
上面領域にのみ歪発生防止膜３０が形成されているが、
実際には、側壁面にもわずかに歪発生防止膜３０が形成
されているので、歪発生防止膜３０は電流ブロック層３
２および３４を形成するとき使用する反応ガス（ＰＨ
₃ ）から活性層２４やクラッド層１２および２６ａを保
護する役割をしていると考えられる。

【００３８】上述した実施例では、上側および下側クラ
ッド層をＩｎＧａＰを用いた例について説明したが、な
んらこの材料に限定させるものではなく、ＧａＡｓ、Ａ
ｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、およびＩｎＰなどの材料
を用いても良い。また、基板の材料としてＧａＡｓを用
いたが、例えばＩｎＰを用いても良い。

【００３９】また、この実施例では、歪発生防止膜とし
てＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓを用いたが、この材料になんら限
定されるものではなく、例えばＧａＡｓまたはＡｌＡｓ
を用いても良い。

【００４０】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の第１発明の半導体レーザおよび第２発明の製造によれ
ば、メサ構造の両側壁面と裾部の上面との境界領域にわ
たって歪発生防止膜を具えあるいはこの膜を有機金属気
相成長法で形成してあるので、従来に比べて電流ブロッ
ク層中に発生する転位を減少させることが出来る。この
ため、半導体レーザの電極間に電圧を印加してレーザ光
を活性層から発振させた場合、電流ブロック層には転位
が少ないので、半導体レーザの閾電流が低くなり、かつ
高出力特性が得られる。また、第２発明の製造方法によ
れば、有機金属気相成長法の実施に先立ち、有機金属気
相成長法を用いる基板温度よりも低い基板温度において
メサ構造をＶ族系水素ガスに晒す。このとき、Ｖ族系水
素ガスとしてアルシンとホスフィンとを用いる。アルシ
ンガスは、活性層中のひ素（Ａｓ）原子の脱離を抑制
し、またホスフィンガスはクラッド層中のリン（Ｐ）原
子の離脱を抑制するので、活性層およびクラッド層の反
応ガスによるダメージを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体レーザの要部構造を説明する
ための断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の半導体レーザの
製造工程を説明するための工程図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｂ）は、図２の工程に続く、製造方
法を説明するための工程図である。

【図４】この発明の製造工程の内、図２の（Ｃ）の構造
体を立体的に描いた斜視図である。

【図５】転位の発生状況を説明するための顕微鏡写真
（ＴＥＭ写真）を模写した図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｂ）は、従来の工程途中で形成され
る転位の発生状況を説明するための顕微鏡写真（ＴＥＭ
写真）を模写した図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｂ）は、従来の電流ブロック層に発
生する転位の発生状況を説明するためのモデル図であ
る。

【図８】（Ａ）〜（Ｂ）は、この実施例の電流ブロック
層に発生する転位の発生状況を説明するためのモデル図
である。

【符号の説明】

１０：ｎ−ＧａＡｓ基板１２：下側クラッド層（ｎ−ＩｎＧａＰ層）１４：ＩｎＧａＡｓＰ層１６：ＧａＡｓ層１８：ＩｎＧａＡｓ層２０：ＧａＡｓ層２２：ＩｎＧａＡｓＰ層２４：活性層２６、２６ａ、２６ｂ：上側クラッド層（ｐ−ＩｎＧａ
Ｐ層）２８：エッチングマスク（ＳｉＯ₂ 膜）３０：歪発生防止膜（Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ膜）３２：第１電流ブロック層（ｐ−ＩｎＧａＰ層）３４：第２電流ブロック層（ｎ−ＩｎＧａＰ層）３６：コンタクト層（ｐ−ＧａＡｓ層）３８：第１電極金属層（ＡｕＺｅ層）４０：第２電極金属層（ＡｕＧｅＮｉ層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀川英明東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に下側クラッド層、活性層および
上側クラッド層を有するメサ構造と、該メサ構造の突出
部の両側壁面およびこれら側壁面とそれぞれ連続してい
る、メサ構造の裾部の上面に電流ブロック層を具える半
導体レーザにおいて、前記メサ構造と前記電流ブロック層との間に、少なくと
も前記側壁面と前記上面との境界領域から前記上面の領
域にわたり、歪発生防止膜を介在させてなることを特徴
とする半導体レーザ。
【請求項２】請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、前記歪発生防止膜の上側面は、前記メサ構造の前記境界
領域において発生している面方位領域の個数よりも少な
い個数の面方位領域を有していることを特徴とする半導
体レーザ。
【請求項３】請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、前記歪発生防止膜をＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ（ただし、ｘは
組成比を表す。）、ＧａＡｓおよびＡｌＡｓ中から選ば
れた１種類の化合物とすることを特徴とする半導体レー
ザ。
【請求項４】基板上に下側クラッド層、活性層および
上側クラッド層を有するメサ構造を形成した後、該メサ
構造の側壁面および該側壁面と連続した裾部の上面に電
流ブロック層を埋め込んで半導体レーザを製造するに当
たり、前記メサ構造を形成した後、少なくとも、前記側壁面と
前記裾部の上面との境界領域から該裾部の上面の全面に
わたり、歪発生防止膜を有機金属気相成長法で形成する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項５】請求項４に記載の半導体レーザの製造方
法において、前記有機金属気相成長法の実施に先立ち、該有機金属気
相成長法で用いる基板温度よりも低い基板温度において
前記メサ構造をＶ族系水素ガスに晒すことを特徴とする
半導体レーザの製造方法。
【請求項６】請求項４に記載の半導体レーザの製造方
法において、前記Ｖ族系水素ガスを、アルシン（ＡｓＨ₃ ）およびホ
スフィン（ＰＨ₃ ）ガスの２種類のガスとすることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。