JPH11274657A - 半導体レ―ザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ―ザ及びその製造方法Info
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- JPH11274657A JPH11274657A JP3538599A JP3538599A JPH11274657A JP H11274657 A JPH11274657 A JP H11274657A JP 3538599 A JP3538599 A JP 3538599A JP 3538599 A JP3538599 A JP 3538599A JP H11274657 A JPH11274657 A JP H11274657A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶成長によって作る層構造を工夫すること
によって、ウェットエッチンクで形成されるメサ形状を
改善し、キンクレベルが高く、効率が高い半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】 基板２０１上に第１及び第２アウターク
ラッド層２０６，２０７，ヘテロバッファ層２０８，キ
ャップ層２０９を多層に積層する。第１アウタークラッ
ド層２０６と第２アウタークラッド層２０７とはエッチ
ングレートが異なる材料から構成されている。このため
ウェットエッチンクでメサ形成を行うと、メサトップ幅
とメサボトム幅との差が小さいメサ形状となる。
によって、ウェットエッチンクで形成されるメサ形状を
改善し、キンクレベルが高く、効率が高い半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】 基板２０１上に第１及び第２アウターク
ラッド層２０６，２０７，ヘテロバッファ層２０８，キ
ャップ層２０９を多層に積層する。第１アウタークラッ
ド層２０６と第２アウタークラッド層２０７とはエッチ
ングレートが異なる材料から構成されている。このため
ウェットエッチンクでメサ形成を行うと、メサトップ幅
とメサボトム幅との差が小さいメサ形状となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、２段メサ構造、あるいは複数段のメ
サ構造、あるいは矩形のメサ構造、あるいはメサ側辺の
底辺に対する角度が５５°以上である形状のメサ構造を
有する半導体装置及びその製造方法、並びに半導体レー
ザ及びその製造方法に関する。
の製造方法に関し、２段メサ構造、あるいは複数段のメ
サ構造、あるいは矩形のメサ構造、あるいはメサ側辺の
底辺に対する角度が５５°以上である形状のメサ構造を
有する半導体装置及びその製造方法、並びに半導体レー
ザ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のメサ構造を有する半導体装置の一
種である半導体レーザの製造方法と半導体レーザについ
て図を用いて説明する。図３（ａ）に示すようにｎ型Ｇ
ａＡｓ基板（面方位：（００１））１０１上にｎ型（Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０２，多重量
子井戸活性層１０３，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ
0.5Ｐインナークラッド層１０４，ｐ型ＧａＩｎＰエッ
チングストッパ層１０５，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐアウタークラッド層１０６，ｐ型ＧａＩｎＰ
ヘテロバッファ層１０７，ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
８を順にエピタキシャル成長し、熱ＣＶＤ，フォトリソ
グラフィなどの工程によりＳｉＯ2膜９をマスクとして
＜１（反位）１０＞方向にストライプ状に形成する。
種である半導体レーザの製造方法と半導体レーザについ
て図を用いて説明する。図３（ａ）に示すようにｎ型Ｇ
ａＡｓ基板（面方位：（００１））１０１上にｎ型（Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０２，多重量
子井戸活性層１０３，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ
0.5Ｐインナークラッド層１０４，ｐ型ＧａＩｎＰエッ
チングストッパ層１０５，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐアウタークラッド層１０６，ｐ型ＧａＩｎＰ
ヘテロバッファ層１０７，ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
８を順にエピタキシャル成長し、熱ＣＶＤ，フォトリソ
グラフィなどの工程によりＳｉＯ2膜９をマスクとして
＜１（反位）１０＞方向にストライプ状に形成する。
【０００３】次に図３（ｂ）に示すようにｐ型ＧａＡｓ
キャップ層１０８，ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層１
０７，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐアウターク
ラッド層１０６を順次リン酸系，臭化水素系などの適当
なエッチング液を用いてエッチングストッパ層のところ
までエッチングし、メサを形成する。
キャップ層１０８，ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層１
０７，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐアウターク
ラッド層１０６を順次リン酸系，臭化水素系などの適当
なエッチング液を用いてエッチングストッパ層のところ
までエッチングし、メサを形成する。
【０００４】その後、図３（ｃ）に示すようにメサの側
面をｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１０で埋め込み、Ｓ
ｉＯ2膜１０９を除去した後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層１１１を積層する。
面をｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１０で埋め込み、Ｓ
ｉＯ2膜１０９を除去した後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト
層１１１を積層する。
【０００５】このようにして作成されたウェハｐ，ｎ両
電極をつけ、３００〜１０００μｍ程度のキャビティ長
になるようにへき開し、個々のチップに分解することに
より半導体レーザが製作できる。以上のような構造の半
導体装置の製造方法及び半導体レーザは、例えば、アイ
トリプルイー・ジャーナル・オブ・カンタム・エレクト
ロニクス，２９巻，１８５１ページ，（著者：上野
他）などに掲載されている。
電極をつけ、３００〜１０００μｍ程度のキャビティ長
になるようにへき開し、個々のチップに分解することに
より半導体レーザが製作できる。以上のような構造の半
導体装置の製造方法及び半導体レーザは、例えば、アイ
トリプルイー・ジャーナル・オブ・カンタム・エレクト
ロニクス，２９巻，１８５１ページ，（著者：上野
他）などに掲載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法及び半導体レーザではｐ型アウタークラッド層１
０６が単一組成であり、かつ＜１（反位）１０＞方向に
ストライプを形成しているために、硫酸系，塩酸系，臭
化水素酸系エッチング液等を用いた場合には、エッチン
グの選択性により図３（ｃ）に示すように（１（反位）
１０）断面形状で見た場合のメサ側壁が（００１）面に
対して５４．７°の角度をなす台形状メサとなる。
造方法及び半導体レーザではｐ型アウタークラッド層１
０６が単一組成であり、かつ＜１（反位）１０＞方向に
ストライプを形成しているために、硫酸系，塩酸系，臭
化水素酸系エッチング液等を用いた場合には、エッチン
グの選択性により図３（ｃ）に示すように（１（反位）
１０）断面形状で見た場合のメサ側壁が（００１）面に
対して５４．７°の角度をなす台形状メサとなる。
【０００７】一方、メサ形状とレーザ特性の関係を詳細
に調べると、メサ形状は外部微分量子効率及び横モード
安定性と大きく関係していることが分かってきた。同じ
クラッド層厚で比べた場合、半導体レーザの発振時の外
部微分量子効率はメサトップ幅が広いときに高く、また
横モード制御が乱れる光出力、いわゆるキンクレベルは
メサボトム幅が狭いときに高い。
に調べると、メサ形状は外部微分量子効率及び横モード
安定性と大きく関係していることが分かってきた。同じ
クラッド層厚で比べた場合、半導体レーザの発振時の外
部微分量子効率はメサトップ幅が広いときに高く、また
横モード制御が乱れる光出力、いわゆるキンクレベルは
メサボトム幅が狭いときに高い。
【０００８】したがって、従来の製造方法により製作さ
れる半導体レーザの台形状メサではメサトップ幅が狭
く、メサボトム幅が広いために、高い外部微分量子効率
と高いキンクレベルを同時に両立することが難しいとい
う問題点がある。
れる半導体レーザの台形状メサではメサトップ幅が狭
く、メサボトム幅が広いために、高い外部微分量子効率
と高いキンクレベルを同時に両立することが難しいとい
う問題点がある。
【０００９】本発明の目的は、エピタキシャル成長によ
って積層する層構造を工夫することによって、従来のも
のに比べて、メサトップ幅が広く、メサボトム幅が狭
い、すなわちメサトップ幅とメサボトム幅の差が小さい
メサ形状の半導体装置及びその製造方法を提供し、更
に、これらを半導体レーザに適用することによって、発
振時の効率が大きく、キンクレベルが高い半導体レーザ
及びその製造方法を提供することにある。
って積層する層構造を工夫することによって、従来のも
のに比べて、メサトップ幅が広く、メサボトム幅が狭
い、すなわちメサトップ幅とメサボトム幅の差が小さい
メサ形状の半導体装置及びその製造方法を提供し、更
に、これらを半導体レーザに適用することによって、発
振時の効率が大きく、キンクレベルが高い半導体レーザ
及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、ダブルへテロ構造上に形成されたエッチングストッ
パー層上に横モード制御のためのメサ型クラッド層を有
する半導体レーザであって、前記メサの、導波路方向と
垂直な断面形状は、台形を２段もしくは３段以上に重ね
た多重台形形状をしており、前記多重台形形状におい
て、活性層から遠い側の台形の下底辺の長さは、活性層
に近い側の台形の上底辺の長さより長く、前記多重台形
形状の活性層から遠い側の台形部分を構成する半導体の
組成は、エッチャントに対して、活性層から近い側の台
形部分を構成する半導体の組成よりエッチングレートが
遅い組成となっており、さらに、前記多重台形形状を構
成する半導体層の組成は、（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）であることを特徴とする。
は、ダブルへテロ構造上に形成されたエッチングストッ
パー層上に横モード制御のためのメサ型クラッド層を有
する半導体レーザであって、前記メサの、導波路方向と
垂直な断面形状は、台形を２段もしくは３段以上に重ね
た多重台形形状をしており、前記多重台形形状におい
て、活性層から遠い側の台形の下底辺の長さは、活性層
に近い側の台形の上底辺の長さより長く、前記多重台形
形状の活性層から遠い側の台形部分を構成する半導体の
組成は、エッチャントに対して、活性層から近い側の台
形部分を構成する半導体の組成よりエッチングレートが
遅い組成となっており、さらに、前記多重台形形状を構
成する半導体層の組成は、（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）であることを特徴とする。
【００１１】さらに本発明の半導体レーザは、前記多重
台形形状の各台形部分を構成する半導体の組成は、活性
層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx3Ｇａ
1-x3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ・・・（ＡｌxnＧａ1-xn）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３＜・・・＜Ｘｎ≦
０．８）の組成になっていることを特徴とする。
台形形状の各台形部分を構成する半導体の組成は、活性
層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx3Ｇａ
1-x3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ・・・（ＡｌxnＧａ1-xn）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３＜・・・＜Ｘｎ≦
０．８）の組成になっていることを特徴とする。
【００１２】さらに本発明の半導体レーザは、ダブルへ
テロ構造上に形成されたエッチングストッパー層上に横
モード制御のためのメサ型クラッド層を有する半導体レ
ーザであって、前記メサの、導波路方向と垂直な断面形
状は、台形状メサの下底辺の両端を切り落とした形（二
種台形形状）で、かつ活性層から遠い側の台形の下底辺
の長さと活性層に近い側の台形の上底辺の長さがほぼ同
じとなっており、前記二種台形形状の活性層から遠い側
の台形部分を構成する半導体の組成は、ェッチャントに
対して、活性層から近い側の台形部分を構成する半導体
の組成よりエッチングレートが遅い組成となっており、
前記二種台形形状を構成する半導体層の組成は、は、
（ＡＩXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）
からなる半導体層であることを特徴とする。
テロ構造上に形成されたエッチングストッパー層上に横
モード制御のためのメサ型クラッド層を有する半導体レ
ーザであって、前記メサの、導波路方向と垂直な断面形
状は、台形状メサの下底辺の両端を切り落とした形（二
種台形形状）で、かつ活性層から遠い側の台形の下底辺
の長さと活性層に近い側の台形の上底辺の長さがほぼ同
じとなっており、前記二種台形形状の活性層から遠い側
の台形部分を構成する半導体の組成は、ェッチャントに
対して、活性層から近い側の台形部分を構成する半導体
の組成よりエッチングレートが遅い組成となっており、
前記二種台形形状を構成する半導体層の組成は、は、
（ＡＩXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）
からなる半導体層であることを特徴とする。
【００１３】さらに本発明の半導体レーザは、前記多重
台形形状の各台形部分を構成する半導体の組成は、活性
層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜
Ｘ２≦０．８）というような組成になっていることを特
徴とする。
台形形状の各台形部分を構成する半導体の組成は、活性
層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜
Ｘ２≦０．８）というような組成になっていることを特
徴とする。
【００１４】さらに本発明の半導体レーザは、ダブルへ
テロ構造上に形成されたエッチングストッパー層上に横
モード制御のためのメサ型クラッド層を有する半導体レ
ーザであって、前記メサの、導波路方向と垂直な断面形
状は、矩形、あるいはメサ側辺の底辺に対する角度が５
５゜以上９０゜以下である形状をなしており、前記メサ
部分を構成している半導体の組成は、エッチャントに対
して、活性層から遠い方から近い方に向かって、エッチ
ングレートが速くなるように連続的に変化しており、前
記メサを構成するクラッド層の組成は、（ＡＩxＧ
ａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）であるこ
とを特徴とする。
テロ構造上に形成されたエッチングストッパー層上に横
モード制御のためのメサ型クラッド層を有する半導体レ
ーザであって、前記メサの、導波路方向と垂直な断面形
状は、矩形、あるいはメサ側辺の底辺に対する角度が５
５゜以上９０゜以下である形状をなしており、前記メサ
部分を構成している半導体の組成は、エッチャントに対
して、活性層から遠い方から近い方に向かって、エッチ
ングレートが速くなるように連続的に変化しており、前
記メサを構成するクラッド層の組成は、（ＡＩxＧ
ａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）であるこ
とを特徴とする。
【００１５】さらに本発明の半導体レーザは、前記メサ
部分を構成する半導体に代えて、組成を（ＡＩxＧ
ａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐと書き表わしたときに、ＸがＸ１
からＸ２（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２≦０．８）まで連続的に
変化した組成の半導体を用いることを特徴とする。
部分を構成する半導体に代えて、組成を（ＡＩxＧ
ａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐと書き表わしたときに、ＸがＸ１
からＸ２（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２≦０．８）まで連続的に
変化した組成の半導体を用いることを特徴とする。
【００１６】さらに本発明の半導体レーザの製造方法
は、エッチャントに対してエッチングレートが異なる多
層の化合物半導体層を活性層から遠い側から、順に（Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx3Ｇａ1-x3）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ・・・
（ＡｌxnＧａ1-xn）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２
＜Ｘ３＜・・・＜Ｘｎ≦０．８）というような組成にな
るようにダブルへテロ構造上に形成されたエッチングス
トッパー層上に積層させ、その連続積層された最上層の
化合物半導体層上にマスクを形成した後、前記化合物半
導体層を、前記エッチャントとして臭化水素酸を用いて
エッチングすることを特徴とする。
は、エッチャントに対してエッチングレートが異なる多
層の化合物半導体層を活性層から遠い側から、順に（Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx3Ｇａ1-x3）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ・・・
（ＡｌxnＧａ1-xn）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２
＜Ｘ３＜・・・＜Ｘｎ≦０．８）というような組成にな
るようにダブルへテロ構造上に形成されたエッチングス
トッパー層上に積層させ、その連続積層された最上層の
化合物半導体層上にマスクを形成した後、前記化合物半
導体層を、前記エッチャントとして臭化水素酸を用いて
エッチングすることを特徴とする。
【００１７】さらに本発明の半導体レーザの製造方法
は、前記半導体基板上に２層の化合物半導体層を、活性
層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘｌ＜
Ｘ２≦０．８）というような組成になるように半導体基
板上に積層させ、その連続積層された最上層の化合物半
導体層上にマスクを形成した後、前記化合物半導体層
を、前記エッチャントとして臭化水素酸を用いてエッチ
ングすることを特徴とする。
は、前記半導体基板上に２層の化合物半導体層を、活性
層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘｌ＜
Ｘ２≦０．８）というような組成になるように半導体基
板上に積層させ、その連続積層された最上層の化合物半
導体層上にマスクを形成した後、前記化合物半導体層
を、前記エッチャントとして臭化水素酸を用いてエッチ
ングすることを特徴とする。
【００１８】さらに本発明の半導体レーザの製造方法
は、エッチャントに対してエッチングが進行するほどに
エッチングレートが速くなるように連続的に組成が変化
する化合物半導体層をダブルへテロ構造上に形成された
エッチングストッパー層上に積層させ、前記化合物半導
体層の組成を（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐと書き表わ
したときに、ＸがＸ１からＸ２（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２≦
０・８）まで連続的に変化した組成とし、その連続積層
された最上層の化合物半導体層上にマスクを形成した
後、前記化合物半導体層を、前記エッチャントとして臭
化水素酸を用いてエッチングすることを特徴とする。
は、エッチャントに対してエッチングが進行するほどに
エッチングレートが速くなるように連続的に組成が変化
する化合物半導体層をダブルへテロ構造上に形成された
エッチングストッパー層上に積層させ、前記化合物半導
体層の組成を（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐと書き表わ
したときに、ＸがＸ１からＸ２（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２≦
０・８）まで連続的に変化した組成とし、その連続積層
された最上層の化合物半導体層上にマスクを形成した
後、前記化合物半導体層を、前記エッチャントとして臭
化水素酸を用いてエッチングすることを特徴とする。
【００１９】
【作用】化合物半導体は、その組成比や材料によってエ
ッチング液によるエッチングレートが異なる。本発明で
は半導体基板上に各層の組成比が異なり、かつ各層のエ
ッチングレートが順に小さくなるように化合物半導体層
を連続して積層させ、マスクを形成した後、前記化合物
半導体層のエッチングを行うことにより、メサトップ幅
とメサボトム幅の差が小さいメサ構造を有する半導体装
置を作製している。ここでは、メサトップ幅とメサボト
ム幅の差が小さいメサを形成するための化合物半導体装
置の一例としてＡｌＧａＩｎＰ層を用いて説明する。
ッチング液によるエッチングレートが異なる。本発明で
は半導体基板上に各層の組成比が異なり、かつ各層のエ
ッチングレートが順に小さくなるように化合物半導体層
を連続して積層させ、マスクを形成した後、前記化合物
半導体層のエッチングを行うことにより、メサトップ幅
とメサボトム幅の差が小さいメサ構造を有する半導体装
置を作製している。ここでは、メサトップ幅とメサボト
ム幅の差が小さいメサを形成するための化合物半導体装
置の一例としてＡｌＧａＩｎＰ層を用いて説明する。
【００２０】（ＡｌSＧａ1-S）tＩｎ1-tＰにおいて、
０．７≧ｓ≧０．５，０．６≧ｔ≧０．４の範囲では
（００１）面に積層されたＡｌＧａＩｎＰ結晶を臭化水
素酸と水の混合溶液により２３℃でエッチングしたとき
の深さ方向及び横方向のエッチング速度はほぼ以下の式
に従う。 深さ方向のエッチング速度： Ｖｄ（μｍ／ｍｉｎ．）＝１３．８１３９×ｓ×ｕ−
４．５６０８４×ｓ−６．３０３７３×ｕ＋２．０４６
１８８ 横方向のエッチング速度： Ｖｓ（μｍ／ｍｉｎ．）＝−０．３９５×ｓ×ｕ＋０．
２３７×ｓ＋０．７１７９×ｕ−０．３０７８４
０．７≧ｓ≧０．５，０．６≧ｔ≧０．４の範囲では
（００１）面に積層されたＡｌＧａＩｎＰ結晶を臭化水
素酸と水の混合溶液により２３℃でエッチングしたとき
の深さ方向及び横方向のエッチング速度はほぼ以下の式
に従う。 深さ方向のエッチング速度： Ｖｄ（μｍ／ｍｉｎ．）＝１３．８１３９×ｓ×ｕ−
４．５６０８４×ｓ−６．３０３７３×ｕ＋２．０４６
１８８ 横方向のエッチング速度： Ｖｓ（μｍ／ｍｉｎ．）＝−０．３９５×ｓ×ｕ＋０．
２３７×ｓ＋０．７１７９×ｕ−０．３０７８４
【００２１】ここで、ｕは臭化水素水の体積を臭化水素
酸と水の合計の体積で割った値である。例えば、ｓ＝
０．５，ｔ＝０．５，ｕ＝０．４のときには、Ｖｄ＝
０．００７５６（μｍ／ｍｉｎ．），Ｖｓ＝０．０１８
８２（μｍ／ｍｉｎ．），ｓ＝０．７，ｔ＝０．５，ｕ
＝０．４のときには、Ｖｄ＝０．２（μｍ／ｍｉ
ｎ．），Ｖｓ＝０．０３４６２（μｍ／ｍｉｎ．）とな
る。
酸と水の合計の体積で割った値である。例えば、ｓ＝
０．５，ｔ＝０．５，ｕ＝０．４のときには、Ｖｄ＝
０．００７５６（μｍ／ｍｉｎ．），Ｖｓ＝０．０１８
８２（μｍ／ｍｉｎ．），ｓ＝０．７，ｔ＝０．５，ｕ
＝０．４のときには、Ｖｄ＝０．２（μｍ／ｍｉ
ｎ．），Ｖｓ＝０．０３４６２（μｍ／ｍｉｎ．）とな
る。
【００２２】このようにＡｌＧａＩｎＰ結晶の組成、及
びエッチング液の組成によって深さ方向及び横方向のエ
ッチング速度が変化する。さらに、組成の異なる半導体
層をエッチングし、メサを形成する場合は、上述のエッ
チング速度の差から生じるエッチング液中のイオン消費
量がメサの各部で異なり、そのイオン濃度分布がメサ形
状に影響を与える。
びエッチング液の組成によって深さ方向及び横方向のエ
ッチング速度が変化する。さらに、組成の異なる半導体
層をエッチングし、メサを形成する場合は、上述のエッ
チング速度の差から生じるエッチング液中のイオン消費
量がメサの各部で異なり、そのイオン濃度分布がメサ形
状に影響を与える。
【００２３】例えば、半導体基板上に組成が０．７≧ｘ
≧ｙ≧０．５，０．６≧ｚ，ｗ≧０．４であるような
（ＡｌXＧａ1-X）ZＩｎ1-ZＰ層と、それより基板から遠
くに位置する（ＡｌyＧａ1-y）wＩｎ1-wＰ層とが連続し
た層構造を臭化水素酸と水の混合溶液によりエッチング
したときにできるメサ構造は図２（ａ）に示すような２
段メサとなる。さらに、上下２層のエッチング速度の差
が大きい場合は、図２（ｂ）に示すような形状になる。
これらの形状はｘ，ｙ及びエッチング液の組成によって
変えることができる。
≧ｙ≧０．５，０．６≧ｚ，ｗ≧０．４であるような
（ＡｌXＧａ1-X）ZＩｎ1-ZＰ層と、それより基板から遠
くに位置する（ＡｌyＧａ1-y）wＩｎ1-wＰ層とが連続し
た層構造を臭化水素酸と水の混合溶液によりエッチング
したときにできるメサ構造は図２（ａ）に示すような２
段メサとなる。さらに、上下２層のエッチング速度の差
が大きい場合は、図２（ｂ）に示すような形状になる。
これらの形状はｘ，ｙ及びエッチング液の組成によって
変えることができる。
【００２４】さらに、基板上に基板に遠い方から順にエ
ッチング速度が大きくなるように３層以上の層を積層し
た場合には、図２（ｃ）に示すようなメサ構造になる。
さらに基板に近くなるに連れて、エッチング速度が連続
的に大きくなるように、半導体層の組成を連続的に変化
させると、図２（ｄ）に示すような矩形のメサをウェッ
トエッチングで形成することが可能である。また前記メ
サの、ストライプ方向と垂直な断面形状は、矩形、ある
いはメサ側辺の底辺に対する角度が５５゜以上９０°以
下である形状をなしており、前記メサ部分を構成してい
る組成は、エッチャントに対して、活性層から遠い方か
ら近い方に向かって、エッチングレートが速くなるよう
に連続的に変化している。
ッチング速度が大きくなるように３層以上の層を積層し
た場合には、図２（ｃ）に示すようなメサ構造になる。
さらに基板に近くなるに連れて、エッチング速度が連続
的に大きくなるように、半導体層の組成を連続的に変化
させると、図２（ｄ）に示すような矩形のメサをウェッ
トエッチングで形成することが可能である。また前記メ
サの、ストライプ方向と垂直な断面形状は、矩形、ある
いはメサ側辺の底辺に対する角度が５５゜以上９０°以
下である形状をなしており、前記メサ部分を構成してい
る組成は、エッチャントに対して、活性層から遠い方か
ら近い方に向かって、エッチングレートが速くなるよう
に連続的に変化している。
【００２５】以上のようにエッチング速度が異なるよう
な半導体層を連続して基板上に成長することによってメ
サ形状を比較的自由に制御できる。特に基板に近い側の
半導体層のエッチング速度が速くなるようにした場合に
は、メサ形状は矩形に近づく。上記の例では半導体材料
としてＡｌＧａＩｎＰ，エッチャントとして臭化水素酸
と水の混合溶液を用いて説明したが、本発明に係る半導
体装置及びその製造方法、並びに半導体レーザ及びその
製造方法は、他の半導体材料においても適当なエッチャ
ントを用いて実施することができる。
な半導体層を連続して基板上に成長することによってメ
サ形状を比較的自由に制御できる。特に基板に近い側の
半導体層のエッチング速度が速くなるようにした場合に
は、メサ形状は矩形に近づく。上記の例では半導体材料
としてＡｌＧａＩｎＰ，エッチャントとして臭化水素酸
と水の混合溶液を用いて説明したが、本発明に係る半導
体装置及びその製造方法、並びに半導体レーザ及びその
製造方法は、他の半導体材料においても適当なエッチャ
ントを用いて実施することができる。
【００２６】上記したようなメサ形状を有する半導体レ
ーザは従来例の図３（ｃ）で示したようなメサ形状を有
する半導体レーザに比べて、メサトップ幅とメサボトム
幅の差が小さくなっているために、レーザ発振時の効率
が大きく、キンクレベルが高いという特徴を有する。
ーザは従来例の図３（ｃ）で示したようなメサ形状を有
する半導体レーザに比べて、メサトップ幅とメサボトム
幅の差が小さくなっているために、レーザ発振時の効率
が大きく、キンクレベルが高いという特徴を有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置及
びその製造方法を半導体レーザ及びその製造方法に適用
した場合の実施形態について説明する。この実施形態で
は、半導体レーザとしてＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
を用いている。
びその製造方法を半導体レーザ及びその製造方法に適用
した場合の実施形態について説明する。この実施形態で
は、半導体レーザとしてＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
を用いている。
【００２８】図１（ａ）に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板
（面方位：（００１））２０１上にｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０２（厚さ：１．５μ
ｍ），多重量子井戸活性層２０３，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐインナークラッド層２０４（厚さ：
０．３μｍ），ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層２
０５（厚さ：０．０１μｍ），ｐ型（Ａｌ0.65Ｇａ0.3
5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１アウタークラッド層２０６（厚
さ：０．３μｍ），ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ第２アウタークラッド層２０７（厚さ：０．９μ
ｍ），ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２０８（厚さ：
０．０２μｍ），ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０９（厚
さ：０．３μｍ）をＭＯＶＰＥ法でエピタキシャル成長
し、熱ＣＶＤ，フォトリソグラフィなどの工程によりＳ
ｉＯ2膜２１０（厚さ：０．３μｍ）をマスクとして＜
１（反位）１０＞方向にストライプ状に形成する。
（面方位：（００１））２０１上にｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０２（厚さ：１．５μ
ｍ），多重量子井戸活性層２０３，ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐインナークラッド層２０４（厚さ：
０．３μｍ），ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層２
０５（厚さ：０．０１μｍ），ｐ型（Ａｌ0.65Ｇａ0.3
5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１アウタークラッド層２０６（厚
さ：０．３μｍ），ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ第２アウタークラッド層２０７（厚さ：０．９μ
ｍ），ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２０８（厚さ：
０．０２μｍ），ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０９（厚
さ：０．３μｍ）をＭＯＶＰＥ法でエピタキシャル成長
し、熱ＣＶＤ，フォトリソグラフィなどの工程によりＳ
ｉＯ2膜２１０（厚さ：０．３μｍ）をマスクとして＜
１（反位）１０＞方向にストライプ状に形成する。
【００２９】次に図１（ｂ）に示すようにＧａＡｓキャ
ップ層２０９，ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２０８，
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２アウタークラッド
層２０７と（Ａｌ0.65Ｇａ0.35）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１アウ
タークラッド層２０６を順に燐酸と過酸化水素水と水，
臭化水素酸と過酸化水素水と水，臭化水素酸と水の混合
溶液を用いてエッチングストッパ層のところまでエッチ
ングし、メサを形成する。第１，第２のアウタークラッ
ド層２０６，２０７を例えば臭化水素酸と水の混合比が
１：１のエッチング液でエッチングすると、図１（ｂ）
に示すような２段メサが形成できる。
ップ層２０９，ＧａＩｎＰヘテロバッファ層２０８，
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２アウタークラッド
層２０７と（Ａｌ0.65Ｇａ0.35）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１アウ
タークラッド層２０６を順に燐酸と過酸化水素水と水，
臭化水素酸と過酸化水素水と水，臭化水素酸と水の混合
溶液を用いてエッチングストッパ層のところまでエッチ
ングし、メサを形成する。第１，第２のアウタークラッ
ド層２０６，２０７を例えば臭化水素酸と水の混合比が
１：１のエッチング液でエッチングすると、図１（ｂ）
に示すような２段メサが形成できる。
【００３０】その後、図１（ｃ）に示すようにメサの側
面をｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２１１（厚さ：１μ
ｍ）で埋め込み、ＳｉＯ2膜２１０を除去した後、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２１２（厚さ：３μｍ）を積層す
る。
面をｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２１１（厚さ：１μ
ｍ）で埋め込み、ＳｉＯ2膜２１０を除去した後、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２１２（厚さ：３μｍ）を積層す
る。
【００３１】このようにして作成されたウェハｐ，ｎ両
電極をつけ、７００μｍ程度のキャビティ長になるよう
にへき開し、個々のチップに分解することにより半導体
レーザを製作する。
電極をつけ、７００μｍ程度のキャビティ長になるよう
にへき開し、個々のチップに分解することにより半導体
レーザを製作する。
【００３２】このようにして作製した半導体レーザに前
面反射率３０％，後面反射率８５％の端面コーティング
を施し、メサ底幅が５μｍのレーザの特性を評価したと
ころ、従来の同じサイズのレーザの効率が０．５５Ｗ／
Ａ，キンクレベルが５５ｍＷであったのに比べて、本発
明のレーザは効率が０．６Ｗ／Ａ，キンクレベルが６０
ｍＷであった。
面反射率３０％，後面反射率８５％の端面コーティング
を施し、メサ底幅が５μｍのレーザの特性を評価したと
ころ、従来の同じサイズのレーザの効率が０．５５Ｗ／
Ａ，キンクレベルが５５ｍＷであったのに比べて、本発
明のレーザは効率が０．６Ｗ／Ａ，キンクレベルが６０
ｍＷであった。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エッチン
グ速度が異なるような半導体層を連続して基板上に成長
することによってメサ形状を比較的自由に制御できる。
特に基板に近い側の半導体層のエッチング速度が速くな
るようにした場合には、前記メサの、ストライプ方向と
垂直な断面形状は、矩形、あるいはメサ側辺の底辺に対
する角度が５５゜以上９０°以下である形状を形成する
ことができる。
グ速度が異なるような半導体層を連続して基板上に成長
することによってメサ形状を比較的自由に制御できる。
特に基板に近い側の半導体層のエッチング速度が速くな
るようにした場合には、前記メサの、ストライプ方向と
垂直な断面形状は、矩形、あるいはメサ側辺の底辺に対
する角度が５５゜以上９０°以下である形状を形成する
ことができる。
【００３４】さらに半導体レーザに適用すれば、ウェッ
トエッチングで形成されるメサ形状を改善することがで
き、キンクレベルが高く、効率の高い半導体レーザを提
供することができる。
トエッチングで形成されるメサ形状を改善することがで
き、キンクレベルが高く、効率の高い半導体レーザを提
供することができる。
【図１】本発明の一実施形態を工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の作用を示す断面図である。
【図３】従来例を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】 ２０１ 基板 ２０２ クラッド層 ２０３ 多重量子井戸活性層 ２０４ インナークラッド層 ２０５ エッチングストッパ層 ２０６ 第１アウタークラッド層 ２０７ 第２アウタークラッド層 ２０８ ヘテロバッファ層 ２０９ キャップ層
Claims (9)
- 【請求項１】ダブルへテロ構造上に形成されたエッチン
グストッパー層上に横モード制御のためのメサ型クラッ
ド層を有する半導体レーザであって、 前記メサの、導波路方向と垂直な断面形状は、台形を２
段もしくは３段以上に重ねた多重台形形状をしており、 前記多重台形形状において、活性層から遠い側の台形の
下底辺の長さは、活性層に近い側の台形の上底辺の長さ
より長く、 前記多重台形形状の活性層から遠い側の台形部分を構成
する半導体の組成は、エッチャントに対して、活性層か
ら近い側の台形部分を構成する半導体の組成よりエッチ
ングレートが遅い組成となっており、 さらに、前記多重台形形状を構成する半導体層の組成
は、（ＡｌxＧａ1-x）0. 5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．
８）であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】前記多重台形形状の各台形部分を構成する
半導体の組成は、活性層から遠い側から、順に（Ａｌx1
Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ、（Ａｌx3Ｇａ1-x3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ・・・（Ａｌ
xnＧａ1-xn）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３
＜・・・＜Ｘｎ≦０．８）の組成になっていることを特
徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】ダブルへテロ構造上に形成されたエッチン
グストッパー層上に横モード制御のためのメサ型クラッ
ド層を有する半導体レーザであって、 前記メサの、導波路方向と垂直な断面形状は、台形状メ
サの下底辺の両端を切り落とした形（二種台形形状）
で、かつ活性層から遠い側の台形の下底辺の長さと活性
層に近い側の台形の上底辺の長さがほぼ同じとなってお
り、 前記二種台形形状の活性層から遠い側の台形部分を構成
する半導体の組成は、ェッチャントに対して、活性層か
ら近い側の台形部分を構成する半導体の組成よりエッチ
ングレートが遅い組成となっており、 前記二種台形形状を構成する半導体層の組成は、は、
（ＡＩXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）
からなる半導体層であることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項４】前記多重台形形状の各台形部分を構成する
半導体の組成は、活性層から遠い側から、順に（Ａｌx1
Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ
0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２≦０．８）というような組
成になっていることを特徴とする請求項３に記載の半導
体レーザ。 - 【請求項５】ダブルへテロ構造上に形成されたエッチン
グストッパー層上に横モード制御のためのメサ型クラッ
ド層を有する半導体レーザであって、 前記メサの、導波路方向と垂直な断面形状は、矩形、あ
るいはメサ側辺の底辺に対する角度が５５゜以上９０゜
以下である形状をなしており、 前記メサ部分を構成している半導体の組成は、エッチャ
ントに対して、活性層から遠い方から近い方に向かっ
て、エッチングレートが速くなるように連続的に変化し
ており、 前記メサを構成するクラッド層の組成は、（ＡＩxＧａ
1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ≦０．８）であること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】前記メサ部分を構成する半導体に代えて、
組成を（ＡＩxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5 Ｐと書き表わしたと
きに、ＸがＸ１からＸ２（０．５≦Ｘ１＜Ｘ２≦０．
８）まで連続的に変化した組成の半導体を用いることを
特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】エッチャントに対してエッチングレートが
異なる多層の化合物半導体層を活性層から遠い側から、
順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ
1-x2）0 .5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx3Ｇａ1-x3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
・・・（ＡｌxnＧａ1-xn）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．５≦Ｘ１
＜Ｘ２＜Ｘ３＜・・・＜Ｘｎ≦０．８）というような組
成になるようにダブルへテロ構造上に形成されたエッチ
ングストッパー層上に積層させ、 その連続積層された最上層の化合物半導体層上にマスク
を形成した後、前記化合物半導体層を、前記エッチャン
トとして臭化水素酸を用いてエッチングすることを特徴
とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項８】前記半導体基板上に２層の化合物半導体層
を、活性層から遠い側から、順に（Ａｌx1Ｇａ1-x1）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．
５≦Ｘｌ＜Ｘ２≦０．８）というような組成になるよう
に半導体基板上に積層させ、 その連続積層された最上層の化合物半導体層上にマスク
を形成した後、前記化合物半導体層を、前記エッチャン
トとして臭化水素酸を用いてエッチングすることを特徴
とする請求項７に記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項９】エッチャントに対してエッチングが進行す
るほどにエッチングレートが速くなるように連続的に組
成が変化する化合物半導体層をダブルへテロ構造上に形
成されたエッチングストッパー層上に積層させ、前記化
合物半導体層の組成を（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐと
書き表わしたときに、ＸがＸ１からＸ２（０．５≦Ｘ１
＜Ｘ２≦０・８）まで連続的に変化した組成とし、 その連続積層された最上層の化合物半導体層上にマスク
を形成した後、前記化合物半導体層を、前記エッチャン
トとして臭化水素酸を用いてエッチングすることを特徴
とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3538599A JPH11274657A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 半導体レ―ザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3538599A JPH11274657A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 半導体レ―ザ及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3243996A Division JPH09232678A (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 半導体装置及びその製造方法、並びに半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274657A true JPH11274657A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=12440450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3538599A Pending JPH11274657A (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 半導体レ―ザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274657A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026453A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | リッジ導波路型半導体レーザ及びその製造方法 |
| CN102569541A (zh) * | 2010-12-28 | 2012-07-11 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 半导体发光芯片制造方法 |
| WO2014068814A1 (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | パナソニック株式会社 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP3538599A patent/JPH11274657A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026453A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-25 | Mitsubishi Electric Corp | リッジ導波路型半導体レーザ及びその製造方法 |
| CN102569541A (zh) * | 2010-12-28 | 2012-07-11 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 半导体发光芯片制造方法 |
| WO2014068814A1 (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | パナソニック株式会社 | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| US9276379B2 (en) | 2012-10-31 | 2016-03-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010703 |