JPH084185B2 - 埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH084185B2 JPH084185B2 JP25219387A JP25219387A JPH084185B2 JP H084185 B2 JPH084185 B2 JP H084185B2 JP 25219387 A JP25219387 A JP 25219387A JP 25219387 A JP25219387 A JP 25219387A JP H084185 B2 JPH084185 B2 JP H084185B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法に
関するものである。
関するものである。
埋め込み型半導体レーザ素子に必要なダブルヘテロ接
合の結晶成長方法としては、液相成長（LPE）法、気相
成長（VPE）法および分子線成長（MBE）法がある。これ
らの方法のなかで、有機金属気相成長（MOCVD）法は量
産性に優れ、膜厚および組成の制御性に優れているため
注目されている結晶成長法である。このMOCVD法を用い
た埋め込み型半導体レーザ素子の製造工程は、例えば第
２図（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｎ型InP基板（１）
上にｎ型InPクラッド層（２）を形成し、該クラッド層
の上にノンドープGaInAsP活性層（３）を形成し、該活
性層上にＰ型InPクラッド層（４）層を形成する。次に
前記ｐ型InPクラッド層上にSiO2膜（５）を形成した
後、ウエットエッチング法によりメサエッチングを行い
ストライプ領域以外を除去し、その部分に再度ｐ型InP
電流阻止層（６）とｎ型InP電流阻止層（７）を形成
し、最後にｐ型GaInAsPコンタクト層（８）を形成す
る。この構造では、活性層（３）は活性層よりも屈折率
の小さなInP層（６）、（７）により埋め込まれている
ため、横モードの制御が可能であり、電流の閉じ込めは
InP層（６）、（７）のpn接合の逆バイアス特性を利用
して実現しており、低閾値電流が可能になっている。
合の結晶成長方法としては、液相成長（LPE）法、気相
成長（VPE）法および分子線成長（MBE）法がある。これ
らの方法のなかで、有機金属気相成長（MOCVD）法は量
産性に優れ、膜厚および組成の制御性に優れているため
注目されている結晶成長法である。このMOCVD法を用い
た埋め込み型半導体レーザ素子の製造工程は、例えば第
２図（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｎ型InP基板（１）
上にｎ型InPクラッド層（２）を形成し、該クラッド層
の上にノンドープGaInAsP活性層（３）を形成し、該活
性層上にＰ型InPクラッド層（４）層を形成する。次に
前記ｐ型InPクラッド層上にSiO2膜（５）を形成した
後、ウエットエッチング法によりメサエッチングを行い
ストライプ領域以外を除去し、その部分に再度ｐ型InP
電流阻止層（６）とｎ型InP電流阻止層（７）を形成
し、最後にｐ型GaInAsPコンタクト層（８）を形成す
る。この構造では、活性層（３）は活性層よりも屈折率
の小さなInP層（６）、（７）により埋め込まれている
ため、横モードの制御が可能であり、電流の閉じ込めは
InP層（６）、（７）のpn接合の逆バイアス特性を利用
して実現しており、低閾値電流が可能になっている。
しかしながら、ウエットエッチング法によりメサエッ
チングを行っているため、次のような問題点がある。即
ち、活性層の巾を再現性よく制御することが困難である
こと、選択エッチングを行う際に特定の結晶面にエッチ
ングが進むため、メサ脇に凹凸を生じ活性層付近の結晶
性の悪化を招くこと、更に、SiO2膜と半導体層との密着
性が悪い場合、サイドエッチングが生じ、埋め込み層を
成長する際に問題を生ずる。
チングを行っているため、次のような問題点がある。即
ち、活性層の巾を再現性よく制御することが困難である
こと、選択エッチングを行う際に特定の結晶面にエッチ
ングが進むため、メサ脇に凹凸を生じ活性層付近の結晶
性の悪化を招くこと、更に、SiO2膜と半導体層との密着
性が悪い場合、サイドエッチングが生じ、埋め込み層を
成長する際に問題を生ずる。
発明は以上のような点にかんがみてなされたもので、
その目的とするところは、狭い活性層巾を再現性よく実
現し、良好な埋め込み層を有する埋め込み型半導体レー
ザ素子を提供することにあり、その要旨は活性層を含む
ダブルヘテロ接合部をメサ形状にし、該ダブルヘテロ接
合部を前記活性層よりも屈折率の小さな半導体の埋め込
み層で埋め込む埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法
において、前記メサ形状をドライエッチングにより形成
し、次にドライエッチングされた活性層の側面を選択的
にウエットエッチングし、次に前記ウエットエッチング
によりエッチングされた活性層を元通りに修正するよう
な物質輸送法を用いて活性層の側面に予備埋め込み層を
埋め込み、次に該活性層よりも屈折率が小さく、かつ高
抵抗な半導体の埋め込み層で埋め込むことを特徴とする
埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法である。
その目的とするところは、狭い活性層巾を再現性よく実
現し、良好な埋め込み層を有する埋め込み型半導体レー
ザ素子を提供することにあり、その要旨は活性層を含む
ダブルヘテロ接合部をメサ形状にし、該ダブルヘテロ接
合部を前記活性層よりも屈折率の小さな半導体の埋め込
み層で埋め込む埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法
において、前記メサ形状をドライエッチングにより形成
し、次にドライエッチングされた活性層の側面を選択的
にウエットエッチングし、次に前記ウエットエッチング
によりエッチングされた活性層を元通りに修正するよう
な物質輸送法を用いて活性層の側面に予備埋め込み層を
埋め込み、次に該活性層よりも屈折率が小さく、かつ高
抵抗な半導体の埋め込み層で埋め込むことを特徴とする
埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法である。
ドライエッチングでは、活性層の巾を精度よく制御す
ることが可能である。ウエットエッチングでは、エッチ
ングが等方的であれば、深さと同じ寸法だけレジスト膜
の下側にもエッチングが進むサイドエッチングが生じ、
また薬品による材料や結晶面の選択性も高い、しかしな
がら、ドライエッチングを用いると、選択性がなくな
り、InPおよびGaInAsPについて等速エッチングが可能と
なり、ヘテロ界面において段差のない垂直側壁が得られ
る。なお、ドライエッチングの問題点の一つであるイオ
ン照射損傷の影響を除くために、ウエットエッチングに
よりプラズマにさらされた活性層を選択的にエッチング
する。
ることが可能である。ウエットエッチングでは、エッチ
ングが等方的であれば、深さと同じ寸法だけレジスト膜
の下側にもエッチングが進むサイドエッチングが生じ、
また薬品による材料や結晶面の選択性も高い、しかしな
がら、ドライエッチングを用いると、選択性がなくな
り、InPおよびGaInAsPについて等速エッチングが可能と
なり、ヘテロ界面において段差のない垂直側壁が得られ
る。なお、ドライエッチングの問題点の一つであるイオ
ン照射損傷の影響を除くために、ウエットエッチングに
よりプラズマにさらされた活性層を選択的にエッチング
する。
次に、埋め込み層により電流阻止層を形成しなければ
ない。電流阻止層としてはpn接合の逆バイアスを利用す
ることができるが、この方法は高周波特性に劣るため、
本発明では半導体の高抵抗層で埋め込み層を形成する。
半導体の高抵抗層は不純物を含んでおり、この不純物が
活性層に悪影響を及ぼすのを避けるため、活性層の側面
を物質輸送法により予め被覆しておく必要がある。
ない。電流阻止層としてはpn接合の逆バイアスを利用す
ることができるが、この方法は高周波特性に劣るため、
本発明では半導体の高抵抗層で埋め込み層を形成する。
半導体の高抵抗層は不純物を含んでおり、この不純物が
活性層に悪影響を及ぼすのを避けるため、活性層の側面
を物質輸送法により予め被覆しておく必要がある。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を説明す
る。
る。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明にかかる製造方法によ
る埋め込み型半導体レーザ素子の要部断面を工程順に示
した図である。
る埋め込み型半導体レーザ素子の要部断面を工程順に示
した図である。
次に、この製造方法を図面に従い工程順に説明する
と、 （１）ｎ型InP基板（11）上に、第１図のMOCVD法による
結晶成長により、ｎ型InPクラッド層（12）、波長1.3μ
ｍの発光に相当する組成のGaInAsP活性層（13）、ｐ型I
nPクラッド層（14）、ｐ型GaInAsPコンタクト層（15）
を連続成長させる。（第１図（ａ）） （２）ホトリソグラフィおよびCF4ガスによる反応性イ
オンエッチング（RIE）により、巾1.5μｍ程度の２層レ
ジスト（ホトレジスト（17））、SiO2膜（16）パターン
を形成する。（第１図（ｂ） （３）Cl2ガスを用いた反応性イオンビームエッチング
（RIBE）により、２層レジストマスクとして、ｎ型InP
クラッド層（12）までエッチングする。このとき、ウェ
ハをイオンビームに対して21゜の傾斜角を持つように設
置し、ウェハを回転させながらエッチングするとによ
り、略垂直なエッチング面を得ることができる。（第１
図（ｃ）） （４）エッチングを終えたウェハをアッシングすること
により、最上層のホトレジスト（17）を剥離する。
と、 （１）ｎ型InP基板（11）上に、第１図のMOCVD法による
結晶成長により、ｎ型InPクラッド層（12）、波長1.3μ
ｍの発光に相当する組成のGaInAsP活性層（13）、ｐ型I
nPクラッド層（14）、ｐ型GaInAsPコンタクト層（15）
を連続成長させる。（第１図（ａ）） （２）ホトリソグラフィおよびCF4ガスによる反応性イ
オンエッチング（RIE）により、巾1.5μｍ程度の２層レ
ジスト（ホトレジスト（17））、SiO2膜（16）パターン
を形成する。（第１図（ｂ） （３）Cl2ガスを用いた反応性イオンビームエッチング
（RIBE）により、２層レジストマスクとして、ｎ型InP
クラッド層（12）までエッチングする。このとき、ウェ
ハをイオンビームに対して21゜の傾斜角を持つように設
置し、ウェハを回転させながらエッチングするとによ
り、略垂直なエッチング面を得ることができる。（第１
図（ｃ）） （４）エッチングを終えたウェハをアッシングすること
により、最上層のホトレジスト（17）を剥離する。
（５）3H2SO4:H2O:H2O2の混合液を用い、活性層（13）
を選択的にエッチングする。（第１図（ｄ）） （６）ウェハを洗浄した後、PH3ガスを用いて物質輸送
法により、前記選択エッチングした活性層の両側面を元
通りに修正するようその両側面にInP層（18）の予備埋
め込み層を埋め込む。次いで、SiO2膜（16）を選択成長
用のマスクとして減圧MOCVD法によりFeを添加した高抵
抗InP層（19）を成長させる。このとき、SiO2膜（16）
のメサストライプ上には結晶が成長しない。（第１図
（ｅ）） （７）SiO2膜を剥離した後、電極を形成し、チップに切
断する。なお、本発明による埋め込み型半導体レーザ素
子の製造方法は上記実施例に限定されることなく、RIBE
法のかわりにRIEI法によりメサエッチングを行ってもよ
く、エッチングガスとしてCl2ガスのかわりに、Cl2ガス
にAr等のガスを添加したものを用いてもよく、またエッ
チングマスクとしてホトレジスト/SiO2の組み合せのか
わりにTiO2/SiO2の組み合せを用いてもよい。活性層の
発光波長についても1.3μｍに限定することなく、1.1〜
1.6μｍの所望の発光波長を選択することができる。
を選択的にエッチングする。（第１図（ｄ）） （６）ウェハを洗浄した後、PH3ガスを用いて物質輸送
法により、前記選択エッチングした活性層の両側面を元
通りに修正するようその両側面にInP層（18）の予備埋
め込み層を埋め込む。次いで、SiO2膜（16）を選択成長
用のマスクとして減圧MOCVD法によりFeを添加した高抵
抗InP層（19）を成長させる。このとき、SiO2膜（16）
のメサストライプ上には結晶が成長しない。（第１図
（ｅ）） （７）SiO2膜を剥離した後、電極を形成し、チップに切
断する。なお、本発明による埋め込み型半導体レーザ素
子の製造方法は上記実施例に限定されることなく、RIBE
法のかわりにRIEI法によりメサエッチングを行ってもよ
く、エッチングガスとしてCl2ガスのかわりに、Cl2ガス
にAr等のガスを添加したものを用いてもよく、またエッ
チングマスクとしてホトレジスト/SiO2の組み合せのか
わりにTiO2/SiO2の組み合せを用いてもよい。活性層の
発光波長についても1.3μｍに限定することなく、1.1〜
1.6μｍの所望の発光波長を選択することができる。
以上説明したように本発明によれば、メサ形状をドラ
イエッチングにより形成しているため、活性層巾を精度
よく制御することができ、また、埋め込み層が高抵抗な
半導体層であるため良好な高周波特性が得られるという
優れた効果がある。
イエッチングにより形成しているため、活性層巾を精度
よく制御することができ、また、埋め込み層が高抵抗な
半導体層であるため良好な高周波特性が得られるという
優れた効果がある。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明にかかる製造法による埋
め込み型半導体レーザ素子の要部断面を工程順に示した
図であり、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来の製造法による
埋め込み型半導体レーザ素子の要部断面を工程順に示し
た図である。 1,11……ｎ型InP基板、2,12……ｎ型InPクラッド層、3,
13……GaInAsP活性層、4,14……ｐ型InPクラッド層、5,
16……SiO2膜、６……ｐ型InP電流阻止層、７……ｎ型I
nP電流阻止層、8,15……ｐ型GaInAsPコンタクト層、17
……ホトレジスト、18……InP層の予備埋め込み層、19
……高抵抗InP層。
め込み型半導体レーザ素子の要部断面を工程順に示した
図であり、第２図（ａ）〜（ｃ）は従来の製造法による
埋め込み型半導体レーザ素子の要部断面を工程順に示し
た図である。 1,11……ｎ型InP基板、2,12……ｎ型InPクラッド層、3,
13……GaInAsP活性層、4,14……ｐ型InPクラッド層、5,
16……SiO2膜、６……ｐ型InP電流阻止層、７……ｎ型I
nP電流阻止層、8,15……ｐ型GaInAsPコンタクト層、17
……ホトレジスト、18……InP層の予備埋め込み層、19
……高抵抗InP層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−154984（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−143596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−163489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−288481（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−84581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−66988（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】活性層を含むダブルヘテロ接合部をメサ形
状にし、該ダブルヘテロ接合部を前記活性層よりも屈折
率の小さな半導体の埋め込み層で埋め込む埋め込み型半
導体レーザ素子の製造方法において、前記メサ形状をド
ライエッチングにより形成し、次にドライエッチングさ
れた活性層の側面を選択的にウエットエッチングし、次
に前記ウエットエッチングによりエッチングされた活性
層を元通りに修正するよう物質輸送法を用いて活性層の
側面に予備埋め込み層を埋め込み、次に該活性層よりも
屈折率が小さく、かつ高抵抗な半導体の埋め込み層で埋
め込むことを特徴とする埋め込み型半導体レーザ素子の
製造方法。 - 【請求項２】前記物質輸送法による埋め込みおよび高抵
抗な半導体の埋め込み層による埋め込みを有機金属気相
成長法により行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25219387A JPH084185B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25219387A JPH084185B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194688A JPH0194688A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH084185B2 true JPH084185B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=17233795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25219387A Expired - Lifetime JPH084185B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084185B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5968845A (en) * | 1996-02-13 | 1999-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for etching a compound semiconductor, a semi-conductor laser device and method for producing the same |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25219387A patent/JPH084185B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0194688A (ja) | 1989-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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