JPS5914912B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPS5914912B2 JPS5914912B2 JP54101572A JP10157279A JPS5914912B2 JP S5914912 B2 JPS5914912 B2 JP S5914912B2 JP 54101572 A JP54101572 A JP 54101572A JP 10157279 A JP10157279 A JP 10157279A JP S5914912 B2 JPS5914912 B2 JP S5914912B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- inp
- manufacturing
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- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
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- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Electromagnetism (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体レーザ、特に埋め込みヘテロ構造を有
する半導体レーザの製造方法に関するものでぁる。
する半導体レーザの製造方法に関するものでぁる。
従来から、低電流での発振が可能で・かつ光学的特性の
良い半導体レーザの構造に関しては種々の提案がなされ
てあーー、なかでも埋め込みヘテロ構造を有する半導体
レーザが原理的に特に優れている。
良い半導体レーザの構造に関しては種々の提案がなされ
てあーー、なかでも埋め込みヘテロ構造を有する半導体
レーザが原理的に特に優れている。
一方、最近は、石英ファイバを用いた光通信用の光源と
して、波長がｌｐＴｆＬ−−ｌ、６μｍで発振するＩｎ
ＧａＡＳＰ−ＩｎＰのダブルヘテロ構造半５ 導体レー
ザの要求が高まり、低しきい値でかつ光学的特性のよい
ＩｎＧａＡＳＰ−ＩｎＰ半導体レーザが必要となつてき
ている。しかし乍ら現在までのところ、この種の低しき
い値でかつ光学的特性のよいＩｎＧａＡＳＰ−ＩｎＰ′
θ 半導体レーザは実現されておらず、また埋め込みヘ
テロ構造の半導体レーザについても有効な製造方法が見
出されていないために、低しきい値の半導体レーザは実
現されていない。
して、波長がｌｐＴｆＬ−−ｌ、６μｍで発振するＩｎ
ＧａＡＳＰ−ＩｎＰのダブルヘテロ構造半５ 導体レー
ザの要求が高まり、低しきい値でかつ光学的特性のよい
ＩｎＧａＡＳＰ−ＩｎＰ半導体レーザが必要となつてき
ている。しかし乍ら現在までのところ、この種の低しき
い値でかつ光学的特性のよいＩｎＧａＡＳＰ−ＩｎＰ′
θ 半導体レーザは実現されておらず、また埋め込みヘ
テロ構造の半導体レーザについても有効な製造方法が見
出されていないために、低しきい値の半導体レーザは実
現されていない。
従つてこの発明の目的は、ＩｎＧａＡＳＰ−ＩｎＰの１
５埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザの有効な製
造方法を提供することである。
５埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザの有効な製
造方法を提供することである。
この種の埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザを第
１図に示してある。
１図に示してある。
この第１図は埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザ
を、レーザ光ノ０ の伝ばん方向に垂直な面で切断した
ものであり、この第１図において、１はｎ形の工ｎＰ基
板、２はｎ形あるいは不純物のドープされていないＩｎ
ＧａＡＳＰ層、３はＰ形のＩｎＰ層、４はｐ形のＩｎＰ
層、５はＳｉＯ２あるいはＳｉ３Ｎ４などの絶縁層、６
およびク５Ｔは各々ｐ側およびｎ側の電極を示している
。こゝでこの第１図に示した埋め込みヘテロ構造を有す
る半導体レーザにおいては、レーザ活性領域であるとこ
ろの、ＩｎＧａＡＳＰ層２がその全側面でキャリヤに対
する障壁を有しているために、ダ３０ィオードに流れる
電流がこの層２に集中すると共に、注入された電子と正
孔が横方向に拡がることなくこの層２に閉じ込められて
、高い量子効率を得ることができ、またＩｎＧａＡＳＰ
層２の全側面が、より低い屈折率を有する工ｎｐ基板１
およびｌｎＰ層３５３、４でとり囲まれているために、
良好な光閉じ込めを行なうことができて、光学的および
電気的特性のよいものが得られるのである。しかしてこ
のような埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザは、
従来、第２図ａないしｄに示すようにして製作されてい
る。
を、レーザ光ノ０ の伝ばん方向に垂直な面で切断した
ものであり、この第１図において、１はｎ形の工ｎＰ基
板、２はｎ形あるいは不純物のドープされていないＩｎ
ＧａＡＳＰ層、３はＰ形のＩｎＰ層、４はｐ形のＩｎＰ
層、５はＳｉＯ２あるいはＳｉ３Ｎ４などの絶縁層、６
およびク５Ｔは各々ｐ側およびｎ側の電極を示している
。こゝでこの第１図に示した埋め込みヘテロ構造を有す
る半導体レーザにおいては、レーザ活性領域であるとこ
ろの、ＩｎＧａＡＳＰ層２がその全側面でキャリヤに対
する障壁を有しているために、ダ３０ィオードに流れる
電流がこの層２に集中すると共に、注入された電子と正
孔が横方向に拡がることなくこの層２に閉じ込められて
、高い量子効率を得ることができ、またＩｎＧａＡＳＰ
層２の全側面が、より低い屈折率を有する工ｎｐ基板１
およびｌｎＰ層３５３、４でとり囲まれているために、
良好な光閉じ込めを行なうことができて、光学的および
電気的特性のよいものが得られるのである。しかしてこ
のような埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザは、
従来、第２図ａないしｄに示すようにして製作されてい
る。
すなわち、まず第２図ａのように、ｎ形１ｎＰ基板１の
一方の主面上に、通常の液相エピタキシヤル成長法によ
つて、ｎ形あるいは不純物のドーブされていないＩｎＧ
ａＡＳＰ層２づよびｐ形１ｎＰ層３を順次に成長させる
。
一方の主面上に、通常の液相エピタキシヤル成長法によ
つて、ｎ形あるいは不純物のドーブされていないＩｎＧ
ａＡＳＰ層２づよびｐ形１ｎＰ層３を順次に成長させる
。
そして前記ｐ形１ｎＰ層３上には、一旦、スパツタ法に
よりＳｉＯ２膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜などの絶縁膜を約
０．５μｍの厚さに被着させ、かつこの膜は前記基板の
く１１０〉方向にのびる約５μｍ幅のストライブ部分を
除き、通常の写真製版技術によつて、前記ｐ形１ｎＰ層
３の表面が露出するまで除去し、また残された膜をマス
クにしてこのｐ形１ｎＰ層３訃よびＩｎＧａＡＳＰ層２
を、臭素一メタノール溶液あるいはＨＣノ：ＣＨ３ＣＯ
ＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝ｌ：ｌ：ｌ組成のエツチング液などで
、前記ｎ形１ｎＰ？板１が露出するまでメサエツチング
したのち、残された膜をＨＦなどにより除去して第２図
ｂとする。ついでこの第２図ｂのメサ構造を有する半導
体結晶の表面に、第２図ｃに示すように、通常の液相エ
ピタキシヤル成長法によつてｐ形１ｎＰ層４を成長させ
、さらに第２図ＤＶＣみられるように、このｐ形１ｎＰ
層４上にＳｉＯ２膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜などの絶縁層
５を形成したのち、そのメサ部分に相対している部分を
選択的に除去し、かつ最後に金属電極６訃よび７を真空
蒸着などにより形成するのである。
よりＳｉＯ２膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜などの絶縁膜を約
０．５μｍの厚さに被着させ、かつこの膜は前記基板の
く１１０〉方向にのびる約５μｍ幅のストライブ部分を
除き、通常の写真製版技術によつて、前記ｐ形１ｎＰ層
３の表面が露出するまで除去し、また残された膜をマス
クにしてこのｐ形１ｎＰ層３訃よびＩｎＧａＡＳＰ層２
を、臭素一メタノール溶液あるいはＨＣノ：ＣＨ３ＣＯ
ＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝ｌ：ｌ：ｌ組成のエツチング液などで
、前記ｎ形１ｎＰ？板１が露出するまでメサエツチング
したのち、残された膜をＨＦなどにより除去して第２図
ｂとする。ついでこの第２図ｂのメサ構造を有する半導
体結晶の表面に、第２図ｃに示すように、通常の液相エ
ピタキシヤル成長法によつてｐ形１ｎＰ層４を成長させ
、さらに第２図ＤＶＣみられるように、このｐ形１ｎＰ
層４上にＳｉＯ２膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜などの絶縁層
５を形成したのち、そのメサ部分に相対している部分を
選択的に除去し、かつ最後に金属電極６訃よび７を真空
蒸着などにより形成するのである。
従来の埋め込みヘテロ構造の半導体レーザはこのように
しで製造される力ζ特に第２図ｂのメサ構造を有する半
導体結晶の表面上に、液相エピタキシヤル成長法により
ｐ形１ｎＹ４４を直接成長させる工程に｝いて次のよう
な不利を生ずる。
しで製造される力ζ特に第２図ｂのメサ構造を有する半
導体結晶の表面上に、液相エピタキシヤル成長法により
ｐ形１ｎＹ４４を直接成長させる工程に｝いて次のよう
な不利を生ずる。
すなわち、一般に大気中にさらした半導体表面には種種
の不純物が被着されて｝り、前記のようにこの表面に直
接１ｎｐ層を成長させると、これらの不純物が結晶中に
組み込まれて多くの欠陥を生ずることになる。そしてま
たＩｎＰ結晶は特に熱的安定性に劣り、長時間に亘つて
高温下にさらされることでＰが蒸発し、表面にはＰの欠
乏した変成層が形成される性質を有しているのである力
ξ前記の液相エピタキシヤル成長に際しては、融液を結
晶表面にコンタクトさせ、成長開始までに長時間に亘り
高温下に保持するために、このような変成層が形成され
て、結晶表面と成長層との界面にも同様に種々の欠陥を
生じ、これらの欠陥は得られる半導体レーザの量子効率
を低くしてその寿命を短かくするものであつた。この発
明は従来のこのような欠点を改善するために〜前記メサ
構造を有する半導体結晶の表面上に、液相エピタキシヤ
ルによりｐ形１ｎＰ層を成長させる直前に、ＩｎＰ融液
によりメサ構造を大きく変形することなくメルトバツク
して、結晶表面の不純物とが変成層を除去するようにし
たものである。
の不純物が被着されて｝り、前記のようにこの表面に直
接１ｎｐ層を成長させると、これらの不純物が結晶中に
組み込まれて多くの欠陥を生ずることになる。そしてま
たＩｎＰ結晶は特に熱的安定性に劣り、長時間に亘つて
高温下にさらされることでＰが蒸発し、表面にはＰの欠
乏した変成層が形成される性質を有しているのである力
ξ前記の液相エピタキシヤル成長に際しては、融液を結
晶表面にコンタクトさせ、成長開始までに長時間に亘り
高温下に保持するために、このような変成層が形成され
て、結晶表面と成長層との界面にも同様に種々の欠陥を
生じ、これらの欠陥は得られる半導体レーザの量子効率
を低くしてその寿命を短かくするものであつた。この発
明は従来のこのような欠点を改善するために〜前記メサ
構造を有する半導体結晶の表面上に、液相エピタキシヤ
ルによりｐ形１ｎＰ層を成長させる直前に、ＩｎＰ融液
によりメサ構造を大きく変形することなくメルトバツク
して、結晶表面の不純物とが変成層を除去するようにし
たものである。
以下、この発明方法の一実施例につき、第３図ａないし
ｄを参照して詳細に説明する。
ｄを参照して詳細に説明する。
まず第３図ａに示すように、ｎ形１ｎＰ基板１の一方の
主面上に、通常の液相エビタキシヤル成長法によつて、
ｎ形あるいは不純物のドーブされていないＩｎＧａＡＳ
Ｐ層２、ｐ形１ｎＰ層３｝よびＩｎＧａＡＳＰ層８を順
次に成長させる。
主面上に、通常の液相エビタキシヤル成長法によつて、
ｎ形あるいは不純物のドーブされていないＩｎＧａＡＳ
Ｐ層２、ｐ形１ｎＰ層３｝よびＩｎＧａＡＳＰ層８を順
次に成長させる。
またこれに従来と同様にＳｉＯ２膜などの絶縁膜を用い
、第３図ｂのように、メサ構造の半導体結晶を得る。続
いて前記メサ構造の半導体結晶の表面上八液相エピタキ
シヤル成長法によつてｐ形１ｎＰ層４を成長させるので
あるが、この実施例では成長直前に６３０℃のＩｎ融液
を約１秒間、半導体結晶上にコンタクトさせてメルトバ
ツクする。このメルトバツクによりＮＰは｝＼よそ３μ
ｍエツチバツクされ、同時にＩｎＧａＡＳＰ層３もエツ
チバツクされる瓜このときＩｎ融液中にＧａが溶け込む
ために、ＩｎＧａＡＳＰ層８の下のＩｎＰ層３はエツチ
バツクされにくいことが、発明者らの種々の実験によつ
て明らかになつた。そしてこの結果、第３図ｂの構成と
することで、Ｉｎ融液によるエツチバツクを行なつても
メサ構造を大きく変形することはなく、第３図ｃの構成
を容易に得られるのである。ついでこのように成長させ
たＰ形１訂帰４の表面上に絶縁層５を被着させて、かつ
これを選択的に除去した上で、金属電極６，７を形成し
て臂開し〜第３図Ｄの構造を従来と同様にして得るので
ある。な訃前記実施ｆｌ！＆まｎ形１ｎＰ基板を用いた
場合であるが、ｐ形１ｎＰ基板を用いた場合にも適用で
き、また埋め込み形の発光ダイオードにも有効であり、
さらに溶解度の異なる他の材料の組み合わせについても
実施可能である。
、第３図ｂのように、メサ構造の半導体結晶を得る。続
いて前記メサ構造の半導体結晶の表面上八液相エピタキ
シヤル成長法によつてｐ形１ｎＰ層４を成長させるので
あるが、この実施例では成長直前に６３０℃のＩｎ融液
を約１秒間、半導体結晶上にコンタクトさせてメルトバ
ツクする。このメルトバツクによりＮＰは｝＼よそ３μ
ｍエツチバツクされ、同時にＩｎＧａＡＳＰ層３もエツ
チバツクされる瓜このときＩｎ融液中にＧａが溶け込む
ために、ＩｎＧａＡＳＰ層８の下のＩｎＰ層３はエツチ
バツクされにくいことが、発明者らの種々の実験によつ
て明らかになつた。そしてこの結果、第３図ｂの構成と
することで、Ｉｎ融液によるエツチバツクを行なつても
メサ構造を大きく変形することはなく、第３図ｃの構成
を容易に得られるのである。ついでこのように成長させ
たＰ形１訂帰４の表面上に絶縁層５を被着させて、かつ
これを選択的に除去した上で、金属電極６，７を形成し
て臂開し〜第３図Ｄの構造を従来と同様にして得るので
ある。な訃前記実施ｆｌ！＆まｎ形１ｎＰ基板を用いた
場合であるが、ｐ形１ｎＰ基板を用いた場合にも適用で
き、また埋め込み形の発光ダイオードにも有効であり、
さらに溶解度の異なる他の材料の組み合わせについても
実施可能である。
以上詳述したようにこの発明によれば、一方の導電形の
ＩｎＰ基板の一方の主面上に、一方の導電形あるいは不
純物のドーブされていないＩｎＧａＡＳＰ層、他方の導
電形のＩｎＰ訃よびＩｎＧａＡＳＰ層を、液相エピタキ
シヤルにより順次に成長させｒかつメサ構造を形成した
のち、表面に他方の導電形のＩｎＰ層を液相エピタキシ
ヤル成長させる直前にメルトバツクしても、最上層がＩ
ｎＧａＡＳＰ層であるために、その下の活性領域を残す
ことができ、かつメルトバツクに引き続いて活性領域の
横方向閉じ込め層を成長させるから、欠陥の少ない埋め
込みヘテロ構造を得ることができ、さらにストライプ状
メサ構造の形成時に、ストライプに沿う細かい凹凸が形
成あれても、メルトバツクによつてこの凹凸がなくなり
、損失の少ない導波路とすることができ、これらによつ
て発振しきい値が低く、長寿命の半導体レーザを得られ
るものである。
ＩｎＰ基板の一方の主面上に、一方の導電形あるいは不
純物のドーブされていないＩｎＧａＡＳＰ層、他方の導
電形のＩｎＰ訃よびＩｎＧａＡＳＰ層を、液相エピタキ
シヤルにより順次に成長させｒかつメサ構造を形成した
のち、表面に他方の導電形のＩｎＰ層を液相エピタキシ
ヤル成長させる直前にメルトバツクしても、最上層がＩ
ｎＧａＡＳＰ層であるために、その下の活性領域を残す
ことができ、かつメルトバツクに引き続いて活性領域の
横方向閉じ込め層を成長させるから、欠陥の少ない埋め
込みヘテロ構造を得ることができ、さらにストライプ状
メサ構造の形成時に、ストライプに沿う細かい凹凸が形
成あれても、メルトバツクによつてこの凹凸がなくなり
、損失の少ない導波路とすることができ、これらによつ
て発振しきい値が低く、長寿命の半導体レーザを得られ
るものである。
第１図は埋め込みヘテロ構造の半導体レーザの概要を示
す断面図、第２図ａないしｄは従来の製造方法を工程順
に示す断面図、第３図ａないしｄはこの発明の製造方法
を工程順に示す断面図である。 １・・・・・・ｎ形１ｎＰ基板、２，８・・・・・・Ｉ
ｎＧａＡＳＰ層、３，４・・・・・・ｐ形１ｎＰ層、５
・・・・・・絶縁層、６，７・・・・・・金属電極。
す断面図、第２図ａないしｄは従来の製造方法を工程順
に示す断面図、第３図ａないしｄはこの発明の製造方法
を工程順に示す断面図である。 １・・・・・・ｎ形１ｎＰ基板、２，８・・・・・・Ｉ
ｎＧａＡＳＰ層、３，４・・・・・・ｐ形１ｎＰ層、５
・・・・・・絶縁層、６，７・・・・・・金属電極。
Claims (1)
- １ 一方の導電形のＩｎＰ基板の一方の主面上に、一方
の導電形あるいは不純物のドープされていないＩｎＧａ
ＡＳＰ層、他方の導電形のＩｎＰ層およびＩｎＧａＡＳ
Ｐ層を成長させる工程と、前記基板主面に達するまでメ
サエツチングして、レーザ光の伝ぱん方向に沿う両側面
を形成する工程と、ついでこれを表面からメルトバック
したのち、その表面に他方の導電形のＩｎＰ層を成長さ
せる工程とを含む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 |
|---|---|---|---|
| JP54101572A JPS5914912B2 (ja) | 1979-08-06 | 1979-08-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54101572A JPS5914912B2 (ja) | 1979-08-06 | 1979-08-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5624995A JPS5624995A (en) | 1981-03-10 |
| JPS5914912B2 true JPS5914912B2 (ja) | 1984-04-06 |
Family
ID=14304109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54101572A Expired JPS5914912B2 (ja) | 1979-08-06 | 1979-08-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5914912B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60123085A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-01 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPH0722146B2 (ja) * | 1989-02-14 | 1995-03-08 | 松下電器産業株式会社 | エッチング方法 |
-
1979
- 1979-08-06 JP JP54101572A patent/JPS5914912B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5624995A (en) | 1981-03-10 |
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