JPS58197790A - 注入型レ−ザ− - Google Patents

注入型レ−ザ−

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JPS58197790A
JPS58197790A JP58035214A JP3521483A JPS58197790A JP S58197790 A JPS58197790 A JP S58197790A JP 58035214 A JP58035214 A JP 58035214A JP 3521483 A JP3521483 A JP 3521483A JP S58197790 A JPS58197790 A JP S58197790A
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JP
Japan
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channel
plane
active layer
substrate
laser
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Application number
JP58035214A
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English (en)
Inventor
スチ−ブン・ア−ネスト・ヘンリ−・タ−レイ
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TDK Micronas GmbH
ITT Inc
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
ITT Industries Inc
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Publication date
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    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H01S5/2234Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は注入型レーザー製造に関ししかも特に、ときど
き逆リゾ(工nv@rt*6 Rlb)導波(工RW 
)レーザーとして表わされる、およびまた平凸(P 1
ano −oonvez)導波(POW )レーザーと
しても表わされる構造を有する(工n 、 Ga )”
’(As 、 P)レーデ−の製造に関する。工nP基
板上に成長した(In、Ga)(AalP)レーザーの
場合、(工n 、 Ga ) (As、P)の屈折率に
対して工nX’の屈折率が低いので比較的単純な構造を
採用することが可能となり、そこでは中間層は基板の表
面上に直接成長しその結果そのリプは基板物質の中に拡
がることになる。
(In、Ga)(As、P)工RWレーザーの製造はエ
ム・ウエノ(M −Uemo)らによりI]IcIcI
c Journalof Quantum l1eat
ronios QE −17巻第9号1960〜40ペ
ージ(1981年11月)に、ケイ・サカイ(K 、 
8akai )らにより同、TournilのQIC−
17巻第7号1245〜50ページ(1981年7月)
に、およびワイ・7ダ(Y、 Noam )らにより]
l:1aotronios 1Latl@rs、 17
巻第6号226〜7ページ(1981年3月)に記載さ
れた。しかしながらこれらの論文に記載の試みはいくぶ
ん不都合な点がありそれらはあとで詳しく議論するが本
発明により克服されるものである。
従って、従来技術の欠点を除くことが本発明の一般的目
的である。
ざらに詳しくは、逆リゾ導波レーザーであってこのタイ
プの既知のレーザーの欠点を有しないレーザーを提供す
ることが本発明の目的である。
本発明のさらにもう一つの目的は活性層とレーザーの基
板との間、それゆえある程度の横方向の導波効果を得る
中間層のリプと活性層との間にある中間層の厚みを最小
に保つことができるように、ここで検討中のタイプのレ
ーザーを作成することである。
上のタイプのレーザーを製造する方法を発展させること
が本発明のさらにもう一つの目的であるが、それによれ
ば特に基板のチャンネル内でリプの形成中に中間層物質
の比較的迅速でしかもすぐれた液相エピタキシー成長が
得られ、しかも中間層上に活性層を形成するための基板
から離れて面する中間層の平坦な面が形成される。
本発明の付随する目的は、完成が容易で、実施が安価で
、既存の装置で完成でき、しかもそれにもかかわらず信
頼ある結果が得られる上のタイプの方法を考案すること
である。
あとで明らかになるこれらの目的およびその他の遂行に
あたって、本発明の一つの特徴は(100)面を持つ工
nP基板および(In、Ga)(As 、P)活性層を
含む逆リプ導波レーザーを製造する方法にあり、この方
法!ま、基板の(100)面で[011]方位に伸びる
チャンネルをA面からずれたチャンネルの側壁をつくる
エツチング工程により形成し;チャンネル内でしかも基
板の(100)面上で活性層のバンドギャップより大き
いパンrギャップ材料の(In、Ga)(ムm 、P 
)中間層をエピタキシャルに成長させてそれによってチ
ャンネルを満たししかもレーザーに横方向にある程度の
誘電導波効果を与えるリプを形成し;および中間層上に
活性層を与える諸工程を含む。
本発明のもう一つの観点に従うと、(100)面を有す
る工nP基板および(工n 、 Ga ) (AalP
)活性層を含む逆リプ導波レーザーにおいて、基板の(
100)面で[011)方位に伸び、A面からずれた側
壁を含む千′ヤンネルの境界づけをする手段;および基
板の(100)面上でしかもチャネル内で活性層のバン
ドギャップより大きいバンドギャップの(工n、Ga 
) (Aa HF )中間層でチャンネルを満たすリゾ
を形成ししかもレーザーに横方向にある程度の誘電導波
効果を与える中間層であり、活性層は中間層の上につく
ることから成る組合わせが与えられる。
上述の論文には、リゾが(100)面に沿って[011
)方位か[011]方位のいづれに伸びるのかについて
明記されていない。co 11]方位を用いることは[
011]方位よりも明らかな利点があることをわれわれ
は発見した。[011]方位に伸びるチャンネルは容易
にエツチングされてA面側壁を持つ再現性ある形になる
が、いつはう[011)方位に伸びるチャンネルをエツ
チングすると側壁はエツチング剤の性質およびチャンネ
ルを描画するのに用いるマスキング材の性質に依存して
A面、1面(011)および(011)面、あるいはこ
れらのいくつかの混合となることがある。(111)面
および(111)1面の間の相違は成長特性に影響する
。工nPおよび関連する合金の液相エピタキシーは通常
は液体In金属中の溶剤に基づいており、その結果系内
のIn濃度はPの濃度よりずっと高い。両方のタイプの
(111)面への新しい原子の付着は比較的弱い、なぜ
ならそれは単一骨格(asinglθbone)から成
るからである。液体中の高いIn濃度はIn原子の(1
11)1面への付着確率を増大すると期待されるが、い
っぽう(111)A面上で核形成を生ずるP原子の付着
確率はずっと低い。この理由で(111)入面上の成長
は容易には起こらない。
(011)面上の成長はbあるいはP原子のいずれかの
付着によって開始できそれゆえ成長は容易に起こる。
入面上の物質の遅い成長は、A面の側面を持つチャンネ
ルが次の液相工ぎタキシャル成長によって側面がA面か
らずれた面により形成される際と同じように迅速には満
たされないことを意味する。
このことは順序として、その上に活性層が成長できる実
質的に平坦な表面を生ずるのに適当にチャンネルを満た
すに盲マチヤンネルを異なる方位の側面で満たすよりも
チャンネルをA面の側面で満たす際に比較的厚い中間層
を用いる必要があることを意味する。十分な物質を成長
させてその上に活性層が成長できる平坦な表面を与える
というこの問題はそれに対して前の参考文献が書かれた
ウエノ(U@no)らの論文にはっきりと言及されてお
り、しかもその論文の著者は、チャンネルの制限を越え
てその厚みが基板に形成されたチャンネルの深さより大
きい層を成長させるのが必要であることを発見したと述
べている。この制限はAUMJの側面を持たないチャン
ネルを用いることにより避けられることをわれわれは見
出した。光の場がリプが必要な横方向の導波効果を持つ
のに十分に深く伸びるようにレーザーを設計しなければ
ならないことを思い出すと、比較的薄い中間層を用いる
ことができるという結果はリゾが活性層に比較的近接で
き、それにより光の場が活性層からあまり離れて拡がる
必要がないという設計ができることにより設計が強制か
ら多少解放される。
上述のならびに他の特徴および本発明の目的は、本発明
に従うレーザーの図式断面図である添付の唯一の図面と
関連してなされる以下の表現を参照することによりもつ
と明白になろう。
ここで図面に詳細に言及すると、参照数字1はそこで基
板を見分けるのに用いられたものである。
工mPのn+型ウェーハの(100)面は、それはレー
ザーの基板を形成することになるが、研摩し次に臭素−
メタノールエツチング剤中でエツチングして研摩損傷を
受けたかもしれない約10ミクロンの材料を除去する。
シリカのマスキング層(図示せず)をそれから典型的に
は400〜450℃の温度で窒素中で酸素とシランの混
合物から基板上に熱分解的に析出させる。[011]方
位に伸びる窓を緩衝化したフッ化水素酸を用いてマスク
をエツチングして開ける。典型的にはこれらの窓は2.
75ミクロン幅である。それからエツチング剤を1=1
臭化水素酸ニリン酸エツチング剤(それぞれ50%およ
び80%濃度)に変えて基板1に[011]方位に伸び
るチャンネル2を形成する。このエツチング剤はマスク
の下をわずかにくり抜いて(111)Bチャンネル壁3
を残す。
〔それぞれのレーザーはただ1つのチャンネルを必要と
するが、従来の半導体デバイス製造工程に従うと多くの
デバイスは結果的には分割して個々のデバイスを与える
単一ウェーハ上で同時に作られる。)マスクをくり抜く
このエツチング剤の能力は(111)B側面の製造を遂
行するのに重要であるようにみえる、というのは液相エ
ピタキシーにより析出した(In、 Ga ) (As
、 P)をもしマスキング剤として用いるなら、もし何
らかのくり抜きが起るなら小さく、シかも(111)A
の酸が(111)B壁の代りに生成するからである。
転位においてエッチピットを生ずるエツチング剤の性質
の観点から低転位密度の基板を選ぶことが望ましい。こ
れは通常高濃度にイオウをドープした基板を用いること
により得られる。エツチング時間は通常非常に短くて(
典型的には5〜10秒間)典型的には約0.5ミク胃ン
深ざのチャンネルを生ずる。この後でシリカのマスクを
緩衝化した7ツ化水素裳で除去して次に基板1をメタノ
ール中0.1容量襲の臭素中で短時間(典型的には20
秒間)エツチングしてマスクの析出中に発生したかもし
れない損傷を除去する。この最終的エツチングはまた成
長品質を改善すると考えられる。それはチャンネル2の
側面でのLPIC成長を容易にするかもしれないチャン
ネル肩部のゎずがな丸みづけを生じる。
この段階でチャンネルをもつ基板ウェーハ1はそのエピ
タキシャル層の成長の用麓ができておりにある組成を有
する格子整合n型(In、Ga)(As、P)材料の中
間層あるいは案内層4である。
この層4はチャンネル2から離れた領域では典型的には
約0.25ミクロンの深さに成長し、しがちチャンネル
J113はA面壁ではないという事実によってこの深さ
はこの厚さがチャンネル2の深さほど大きくはないとい
う事実にもかかわらず層4に対して実質的に平坦な上平
面を与えるのに十分である。成長すべき次の層は活性層
5でその螢光ピークの中心が約1.6處り胃ンである組
成を典型的に有する格子整合(In 、 Ga ) (
As、P)材料の典型的には約0.24ミクロンの層で
ある。この活性層5は順にp型の不皺態層および被積層
(0&pping 1ayer ) 5および7で置う
。不曽S層6は典型的には1.5ミクpン厚であるリン
化インジウムから作られた低屈折率層であり、いっぽう
被覆層Tはその螢光ピークの中心が1.2ミクロンであ
る組成を典型的に有する格子整合(In 、 Ga )
(As、P)材料から、あるいは(In 、 Ga )
 Am材料から作る。いずれの例でも被覆層は典型的に
0.3ミクpン厚さである。
製造の次の段階は電気的に絶縁するシリカマスク層8を
析出しおよびその層8に窓9を開けてチャンネル2と位
置合わせをすることを含む。マスク層8のシリ・力材料
はプラズマ析出プロセスにより析出する。窓9は従来の
フォトリトグラフィを用いて緩衝化フッ化水素酸で開け
る。たとえば溶融物を入れたすべりポー) (sli4
1ng boat)の壁の下屹ミリメートルに拡がるよ
うにウェーハを準備することによりエピタキシャル71
4,5.6および7がウェーハ1の端に正しく拡がって
成長しなかったなら、その時はウェーハ1の縁でチャン
ネルが見えるようになっている基板ウェーハ1のチャン
ネル2に−して単に視覚的にマスクを整列させることに
より凹部2に対する窓9の必要な位置合わせが得られる
しかしながら、もしエピタキシーがウェーハ1の端に生
じるようにさせておいたなら、チャンネル2の位置を露
出するようにウェーハ1の縁で層4〜7の一部分を除去
する予備の処理工程が必要である。このことはヨウ化カ
リウム/胃つ素エツチング剤でp型被覆層7をエツチン
グし、塩酸/リン酸エツチング剤でp型不働態層6をエ
ツチングし、硝酸エツチング剤で活性層5をエツチング
し、しかも最後に中間あるいは案内の層4の必要な位置
をそれを臭素メタノールおよび塩酸/リン酸エツチング
剤で交互にエツチングすることによって除去することに
より行なうことができる。案内層4のエツチングは案内
層組成がリン化インジウムにあまり近くて曹つ化カリウ
ム/Wつ素エツチング剤で選択的にエツチングできない
ので、被覆層7の対応するエツチングよりもつと複雑な
処理を行なう。臭素メタノールエツチング剤は非選択的
エツチング剤であり案内層4の材料および下部にある基
板1の材料の両方をエツチングする。
いっぽう塩酸/リン酸エツチング剤は基板材料をエツチ
ングするだけである。それゆえこのエツチング剤は前の
エツチング、すなわち臭素メタノールエツチングが十分
深くなされて何らかの基板材料を露出するか否かを試験
するのに用いる。案内層4がいったん破れると、塩II
/リン酸エツチング剤はチャンネル2を逆の起伏で露出
させることになる。
いったん窓9がシリカマスク層8に開くと、短い亜鉛の
拡散を行なって窓9のすぐ下にp+領領域生じ被覆層7
と良好な電気的接合を作るのを容易にする。それぞれ蒸
着し合金化した接点である金属接触層10および11を
付ける前にデバイスは次に薄くして基板の厚みを約80
ミクロンに減らす。
上述の製造方法の改変において、リン化インジウム基板
1にチャンネル2をエツチングする際4:1リン酸:塩
酸エツチング剤を1:1リン酸:臭化水素酸エツチング
剤で置換える。このことは3面壁の代りにチャネル2に
(011)および(011)側壁を生ずるO 9個基板を用いることができるように構造を設計し直す
こともまた可能である。これはn型基板に用いるのと反
対の導電タイプの材料中にエピタキシャル層のおのおの
を成長させることを必然的に伴なう。
発明者は本発明の原理を特定のレーデ−構成に結びつけ
て上述したが、この記載は例によってのみなされており
しかも本発明に関する目的および前記特許請求の範囲に
示したように本発明の範囲に対する制限とはならないと
いうことは明らかに理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
1・・・基板(n+型1nP ) 、2・・・チャンネ
ル、3・・・側壁、4・・・中間層または案内層(In
G&ムsP。 λ= 1.05 pm)、5・・・活性層(工nGaA
sP *λ=1.3pm)、6・・・不働態層(工nP
 )、7 ・・・p型被覆層(InGa AsP *λ
=1.2声m)、8・・・5102絶縁層(マスク)、
9・・・窓、10・・・p型接触層、11・・・n型接
触層。 代理人浅村 皓 外4名 手続補正書 昭和58年4月2乙日 特許庁長官殿 ■、事件の表示 昭和58 年特許願第35214   +;2、発明の
名称 注入型レーザー 3、補IFをする者 事件との関係 特許出願人 住  所 氏 名     アイ ティ ティ インダストリーズ
(名 称)     インコーホレーテッド4、代理人 昭和  年  月  口 6、補11″により増加する発明の数 回時に審査請求書を提出してあります。 2、特許請求の範囲 +11(100)面および(In 、 Ga ) (A
s tP )活性層を有する工nP基板【含む逆すゾ導
波し−ず−を製造する方法において、 基板の(100)面でエツチング処理により(011)
方向に伸びるチャンネルを形成してA面からずれたチャ
ンネルの側壁を形成し;チャンネル内でしかも基板の(
100)面上で活性層の?々ンドイヤツゾより大きいバ
ンドギャップ材料の(In 、 Ga ) (As 、
 P )中間層をエピタキシャル成長させてそれによっ
てリゾを形成してチャンネルを満たししかもレーザーに
横方向にある程度の誘電導波効果を与え;しかも 中間層の上に活性層を供給する諸工程を%徽とする、上
記方法。 (2)該エピタキシャル成長工程が液相エビタキシ一工
程である特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (3)該供給工程がエピタキシーにより活性層を成長さ
せることを含む特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (4)  該供給工程が液相エピタキシーにより活性層
を成長させることを含む特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 (5)  該形成工程が実質的に(111)B面にある
チャンネル配向の側壁を与えるエツチング剤を使うこと
を含む特許請求の範囲第1項に記載の方渦(6)該形成
工程が実質的に(011)面にあるチャンネル配向の側
Wilf与えるエツチング剤を使うことを含む特許請求
の範囲第1項に記載の方法。 (71(100)面ご持つ工nP基板および(In 、
 Ga)(As 、 P )  活性層を含む逆リプ導
波レーザーにおいて、 基板の(1oO)面でA面からすれた側壁ヲ含み、(0
11)方位に伸びるチャンネルの境界づけをする( b
oun4ing )  手段;および基板の(100)
面上でおよびチャンネル内で活性層のノ々ンドギャップ
より大きいバンドギャップ材料の(In 、 Ga )
 (As 、 P )中間層でチャンネルを満たすリゾ
な形成ししかもレーず−に横方向にある程度の誘電導波
効果を与える中間層であり、活性層は中間層の上につく
ること から成る組合わせ′fr:t¥f黴とするレーず−0(
3)  チャンネルの側壁が実質的に(111)面の方
位を持つ特IFF請求の範S第7項に記載のレーデ−〇 (9)  チャンネルの側壁が実質的に(()11)血
の方位を持つ特許請求の範囲第7項に記載のレーす−〇 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和 58年特許願第 35214    号3、補正
をする者 ・11件との関係 持。′1出願人 4、代理人 5、袖i「命aの[1付 昭和58  年 5月 31日 6、袖I−1により増加する発明の数 =: 明細書第16頁16行と17行との間にぺを押入する。 「図面は本発明によるレーザーのIm+山1の模式図で
ある。」

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(100)面および(In 、 Ga )(ムロ
    、P)活性層を有するInP基板を含む逆リプ導波レー
    ザーを製造する方法において。 基板の(100)面でエツチング処理により(011]
    方向に伸びるチャンネルを形成してA面からずれたチャ
    ンネルの側壁を形成し;チャンネル内でしかも基板の(
    100)面上で活性層のパンIPヤヤツデより大きいバ
    ンドギャップ材料の(In 、 Ga ) (As 、
     P )中間層をエピタキシャル成長させてそれによっ
    てリプを形成してチャンネルを満たししかもレーザーに
    横方同にある程度の誘・電導波効果を与え;しかも中間
    層の上に活性層を供給する諸工程を特徴とする、上記方
    法。
  2. (2)該エピタキシャル成長工程が液相エビタキシ一工
    程である特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. (3)  該供給工程がエピタキシーにより活性層を成
    長させることを含む特許請求の範囲第1項に記載の方法
  4. (4)該供給工程が液相工tタキシーにより活性層を成
    長させることを含む特許請求の範囲1111項に記載の
    方法。
  5. (5)該形成工程が実質的に(111)B面にあるチャ
    ンネル配向の側壁を与えるエツチング剤を使うことを含
    む特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  6. (6)  該形成工程が実質的にtoii)面にあるチ
    ャンネル配向の側壁を与えるエツチング剤を使うことを
    含む特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  7. (7)(100)面を持つInP基板および(工n、G
    a)(ム8.P)活性層を含む逆リプ導波レーザーにお
    いて。 基板の(1003面で人血からずれた側壁を含み、(0
    11)方位に伸びるチャンネルの境界づけをする( b
    oundimg)手段;および基板の(100)面上で
    およびチャンネル内で活性層のパンドヤヤツゾより大き
    いパンドギャツプ材料の(In 、 Ga ) (Aa
     、 P )中間層でチャンネルを満たすリゾを形成し
    しかもレーザーに横方向にある程度の誘電導波効果を与
    える中間層であり、活性層は中間層の上につくることか
    ら成る組合わせ。
  8. (8)チャンネルの側壁が実質的に(111)面の方位
    を持つ特許請求の範囲第7項に記載のレーザー 〇
  9. (9)  チャンネルの側壁が実質的に(011)面の
    方位を持つ特許請求の範H第7項に記載のレーデ−〇
JP58035214A 1982-03-04 1983-03-03 注入型レ−ザ− Pending JPS58197790A (ja)

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GB08206375A GB2115975B (en) 1982-03-04 1982-03-04 Injection laser manufacture
GB8206375 1982-03-04

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JP (1) JPS58197790A (ja)
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DE (1) DE3306643A1 (ja)
GB (1) GB2115975B (ja)
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NZ (1) NZ203381A (ja)
WO (1) WO1983003172A1 (ja)

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