JPS6020594A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
- Publication number
- JPS6020594A JPS6020594A JP12768083A JP12768083A JPS6020594A JP S6020594 A JPS6020594 A JP S6020594A JP 12768083 A JP12768083 A JP 12768083A JP 12768083 A JP12768083 A JP 12768083A JP S6020594 A JPS6020594 A JP S6020594A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mesa
- angle
- plane
- epitaxial layer
- laser light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は埋め込みへテロ構造（以下Ｂ Ｈ型と略すンの
半導体レーザの製造に係シ、特に液相エピタキシーによ
る多層膜の膜厚の面内分布改善に好適な製造方法に関す
る。
半導体レーザの製造に係シ、特に液相エピタキシーによ
る多層膜の膜厚の面内分布改善に好適な製造方法に関す
る。
ＢＨ型半導体レーザを製造する目高の、液相エピタキシ
ーにおいて、ＩｎＩ’やＧ ａ Ａ ｓの（００１）基
板が主に使用されているが、従来、該基板の表面と結晶
学的な（００１）面のなす角（のが極力微小であること
を指向し、実際にはθ≦０．２°のものが使用されてい
た。該基板を用すて、スライド・ボード方式の液相エピ
タキシーを行った場合、成長層の厚みに関して面内分布
が大きく、素子製造歩留シ上問題があった。その１例を
以下に示す。
ーにおいて、ＩｎＩ’やＧ ａ Ａ ｓの（００１）基
板が主に使用されているが、従来、該基板の表面と結晶
学的な（００１）面のなす角（のが極力微小であること
を指向し、実際にはθ≦０．２°のものが使用されてい
た。該基板を用すて、スライド・ボード方式の液相エピ
タキシーを行った場合、成長層の厚みに関して面内分布
が大きく、素子製造歩留シ上問題があった。その１例を
以下に示す。
第１図は光通信用光源として用いられるＩｎＧａＡｓＰ
系ＢＨ型半導体レーザの製造を目的とした多層成長層に
メサを形成した時点での（１１０）断面図である。例え
ばＭ、）（ｉｒＢｏ ｅｔ ａｌ、、 Ｊ−ＡｐＩ”。
系ＢＨ型半導体レーザの製造を目的とした多層成長層に
メサを形成した時点での（１１０）断面図である。例え
ばＭ、）（ｉｒＢｏ ｅｔ ａｌ、、 Ｊ−ＡｐＩ”。
Ｐｈｙｓ、５１，４５３９．１９８０を参照。該メサは
ストライプ状の酸化物をマスクとして化学エツチング法
で形成し、メサの幅が最も狭くなるネック部よシ上では
（１１１）Ａ面を側面−もち、ネック部よυ下では特定
のファセット面は出現せず急激にメサの幅は広くなる。
ストライプ状の酸化物をマスクとして化学エツチング法
で形成し、メサの幅が最も狭くなるネック部よシ上では
（１１１）Ａ面を側面−もち、ネック部よυ下では特定
のファセット面は出現せず急激にメサの幅は広くなる。
ＢＨ型半導体レーザの基本特性の１つである横モードの
制御は、このメサ形成時に作９つけられる活性層（第１
図３．８゜１３）の幅に大きく依存し、したがってメサ
作成時に該活性層の幅を１．６±０．３μｍ程度の高精
度をもって制御しなくてはならない。一般にメサは活性
層がネック部に位置するように形成され、仮にｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層（４，９，１４）とｐ−ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層（５，１０，１５）の和で定義される層厚（ｄ
３＋ｄ４）がウェーッ・面内で均一であれば活性層幅の
制御性はよい。ｄ３はクラッド層の厚み、ｄ４はキャッ
プ層の厚みを示す。
制御は、このメサ形成時に作９つけられる活性層（第１
図３．８゜１３）の幅に大きく依存し、したがってメサ
作成時に該活性層の幅を１．６±０．３μｍ程度の高精
度をもって制御しなくてはならない。一般にメサは活性
層がネック部に位置するように形成され、仮にｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層（４，９，１４）とｐ−ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層（５，１０，１５）の和で定義される層厚（ｄ
３＋ｄ４）がウェーッ・面内で均一であれば活性層幅の
制御性はよい。ｄ３はクラッド層の厚み、ｄ４はキャッ
プ層の厚みを示す。
ところが、従来用いられていた基板上に液相エピタキシ
ーで多層成長した場合の（ｄ３＋ｄ４）は平均値３，３
μｍに対し、２０×３０１ｒｒＭ２のウェーハ内でσ値
でＱ、 ２Ｂ Ｉｎ程ＩＷの分布をもっていた。
ーで多層成長した場合の（ｄ３＋ｄ４）は平均値３，３
μｍに対し、２０×３０１ｒｒＭ２のウェーハ内でσ値
でＱ、 ２Ｂ Ｉｎ程ＩＷの分布をもっていた。
（’ｄ３ ＋ｄ４ ）の平均値を用いてメサ形成した時
、実際の（ｄ３＋ｄ４）が平均値と同じウェーッー内領
域では活性層幅は第１図（ｂ）に示すようにｉ＜制御さ
れるが、（ｄ３＋ｄ４ ）値が平均値よシ厚い部分では
第１図（ａ）のごとく、また平均値よシ薄い部分でも第
１図（Ｃ）のごとく、いずれの場合も設計値より広くな
り、結果として素子の製造歩留シを著しく低下させる欠
点があった。
、実際の（ｄ３＋ｄ４）が平均値と同じウェーッー内領
域では活性層幅は第１図（ｂ）に示すようにｉ＜制御さ
れるが、（ｄ３＋ｄ４ ）値が平均値よシ厚い部分では
第１図（ａ）のごとく、また平均値よシ薄い部分でも第
１図（Ｃ）のごとく、いずれの場合も設計値より広くな
り、結果として素子の製造歩留シを著しく低下させる欠
点があった。
本発明の目的は該（ｄ３ ＋ｄ４ ）なるエピタキシャ
ル層厚の面内分布数＠を提供することにある。
ル層厚の面内分布数＠を提供することにある。
上記本発明の目的は、液相エピタキシ一時、ウェーハ面
内で均等に結晶成長が行なわれるよう、成長が優先的に
生ずる成長ステップがウェーッ・面内に均一に存在する
状態を作ることで達成される。
内で均等に結晶成長が行なわれるよう、成長が優先的に
生ずる成長ステップがウェーッ・面内に均一に存在する
状態を作ることで達成される。
具体的には、基板表面と結晶学的な主面（例えば（ｏｏ
ｉ）基板の場合は（００１）面）との間に角度をもたせ
た基板を用いることである。該基板を用いて液相エピタ
キシーを行なうと、第２図の通シ成長層表面は、成長速
度の遅い結晶学的主面、例えば（００１）面と隣接する
主面間を結ぶ成長ステップとで構成される。該成長ステ
ップは成長表面全面に、かつ均一に発生し、さらに、こ
のステップ部よシ優先的に結晶学的主面に沿った沿面成
長が行なわれるため、エピタキシャル層厚の面内での均
一性が上がる。なお該成長ステップの高さは、エピタキ
シャル層厚に比し、非常に小さいので層厚の均一性に関
しては問題にならない。
ｉ）基板の場合は（００１）面）との間に角度をもたせ
た基板を用いることである。該基板を用いて液相エピタ
キシーを行なうと、第２図の通シ成長層表面は、成長速
度の遅い結晶学的主面、例えば（００１）面と隣接する
主面間を結ぶ成長ステップとで構成される。該成長ステ
ップは成長表面全面に、かつ均一に発生し、さらに、こ
のステップ部よシ優先的に結晶学的主面に沿った沿面成
長が行なわれるため、エピタキシャル層厚の面内での均
一性が上がる。なお該成長ステップの高さは、エピタキ
シャル層厚に比し、非常に小さいので層厚の均一性に関
しては問題にならない。
また、基板表面と結晶学的な主面とのなす角θがストラ
イプ状のメサの方向といかなる相対関係にあるかが素子
作製上重要である。すなわち、ストライプ状のメサ方向
に垂直な方向の角度θ工が大きい場合、形成されたメサ
は左右非対称となり素子特性上悪影響を及ぼす。θ上の
許容範囲は０≦θ工≦１０′であることがわかった。一
方、ストライプ状のメサの方向と平行な方向（レーザ光
の出射方向）の角度θ／は、エピタキシャル層の面内分
布均一化の点では比較的大きく取シ得るが、第３図に示
すように、素子内でのレーザ光の進行方向とへき開面で
形成される素子鏡面のなす角度の９０″からのずれ（θ
／）が大きくなるほど鏡面からのレーザ光の反射率が低
下し、素子特性上問題が生じる。レーザ光の反射率は８
０チ以上必要で、この値よシ決まる０／の上限は２°で
ある。
イプ状のメサの方向といかなる相対関係にあるかが素子
作製上重要である。すなわち、ストライプ状のメサ方向
に垂直な方向の角度θ工が大きい場合、形成されたメサ
は左右非対称となり素子特性上悪影響を及ぼす。θ上の
許容範囲は０≦θ工≦１０′であることがわかった。一
方、ストライプ状のメサの方向と平行な方向（レーザ光
の出射方向）の角度θ／は、エピタキシャル層の面内分
布均一化の点では比較的大きく取シ得るが、第３図に示
すように、素子内でのレーザ光の進行方向とへき開面で
形成される素子鏡面のなす角度の９０″からのずれ（θ
／）が大きくなるほど鏡面からのレーザ光の反射率が低
下し、素子特性上問題が生じる。レーザ光の反射率は８
０チ以上必要で、この値よシ決まる０／の上限は２°で
ある。
またθ／の下限は、エピタキシャル層厚の均一化への効
果の程度で決まり、σ値で０．１μｍ以下にするために
は０．５°≦０７であることが明らかとなった。
果の程度で決まり、σ値で０．１μｍ以下にするために
は０．５°≦０７であることが明らかとなった。
以下、本発明の一実施例を説明する。ＩｎＧａＡｓＰ系
ＢＨ型半導体レーザを製造する目的で、第１図に示した
４層をｎ −工ｎ ｐ基板上に液相エピタキシーするに
あたシ、θ／＝２°、θ／＝６′の（ｏｏｉ）基板を用
いた。液相エピタキシーはＨ２気流中でグラファイト・
ボートによるスライド・ボード法で行なった。第１層〜
第４層の仕込み組成を第１表に示す。各層成長用溶液は
予め６５０Ｃで均一化され、０．５Ｃ／−の冷却速度を
もって冷却しながら、反応系の温度が６３５ｃになった
時点で第１層溶液から順番に所定時間、該基板に接触さ
せて４層を得た。成長が終了した２０Ｘ３０■２のウェ
ーハは、２ｔｒｒｍ間隔でバー状に（ｉｉｏ）へき開し
、（１１０）断面をスティン・エッチ後、各バー状試料
の（１１０）断面で２ｔｒａｎ間隔で第３層と第４層厚
の和（ｄ３＋ｄ４）の値としてＳＥＭを用いてめた。測
定点１５０点よ請求め（ｄ３＋ｄ４）の面内分布は、平
均層厚３．４μｍに対しσ値で０゜０６μｍであった。
ＢＨ型半導体レーザを製造する目的で、第１図に示した
４層をｎ −工ｎ ｐ基板上に液相エピタキシーするに
あたシ、θ／＝２°、θ／＝６′の（ｏｏｉ）基板を用
いた。液相エピタキシーはＨ２気流中でグラファイト・
ボートによるスライド・ボード法で行なった。第１層〜
第４層の仕込み組成を第１表に示す。各層成長用溶液は
予め６５０Ｃで均一化され、０．５Ｃ／−の冷却速度を
もって冷却しながら、反応系の温度が６３５ｃになった
時点で第１層溶液から順番に所定時間、該基板に接触さ
せて４層を得た。成長が終了した２０Ｘ３０■２のウェ
ーハは、２ｔｒｒｍ間隔でバー状に（ｉｉｏ）へき開し
、（１１０）断面をスティン・エッチ後、各バー状試料
の（１１０）断面で２ｔｒａｎ間隔で第３層と第４層厚
の和（ｄ３＋ｄ４）の値としてＳＥＭを用いてめた。測
定点１５０点よ請求め（ｄ３＋ｄ４）の面内分布は、平
均層厚３．４μｍに対しσ値で０゜０６μｍであった。
ＧａＡｔＡｓ系のＩＪＨ型レーザ用の液相エピタキシー
においては、０／＝１．５°、θ１−３′の（００１）
基板を用いて類似の実験を行なった結果、活性層より上
の層、すなわちｐ−ＧａＡｔＡｓ。
においては、０／＝１．５°、θ１−３′の（００１）
基板を用いて類似の実験を行なった結果、活性層より上
の層、すなわちｐ−ＧａＡｔＡｓ。
ｎ ＧａＡｓの層厚のｔｌ ｄ ａ ＋ｄ ４１よ平均
値３．６μｍに対し、σ値で０．０８μＩｌｌとより面
内分布が得られた。
値３．６μｍに対し、σ値で０．０８μＩｌｌとより面
内分布が得られた。
第 １ 表
〔発明の効果〕
本発明によれば、メサ作製に伴う活性層幅の形状歩留り
は８５％と従来の約２倍に向上し、活性層幅形状に基づ
く素子特性不良も、これに呼応して低減する効果がある
。
は８５％と従来の約２倍に向上し、活性層幅形状に基づ
く素子特性不良も、これに呼応して低減する効果がある
。
第１図はメサ形状のレーザ光出射方向からの断面図、第
２図は基板表面と結晶学的主面が角度をもった基板上に
液相エピタキシャル層を成長した場合の断面図、第３図
は素子鏡面とレーザ光進行方向のなす角の９０’からず
れ角に対するレーザ光の鏡面反射率図である。 １．６．１１−ｎ−ＩｎＰ基板、２，７．１２・・・ｎ
−１ｎ ｐバッフ７層、３ 、８ 、１３ ”・Ｉｎ
ＧａＡＳＰ活性層、４，９．１４・ ｆ）−ＩｎＰクラ
ッド層、５．１０．１ ｓ・’ｐ−ＩｎＧａＡｓＰｐ−
ＩｎＧａＡｓＰキャラ板、１７・・・エピタキシャル層
、１８・・・結晶学的主面、１９・・・成長ステップ。
２図は基板表面と結晶学的主面が角度をもった基板上に
液相エピタキシャル層を成長した場合の断面図、第３図
は素子鏡面とレーザ光進行方向のなす角の９０’からず
れ角に対するレーザ光の鏡面反射率図である。 １．６．１１−ｎ−ＩｎＰ基板、２，７．１２・・・ｎ
−１ｎ ｐバッフ７層、３ 、８ 、１３ ”・Ｉｎ
ＧａＡＳＰ活性層、４，９．１４・ ｆ）−ＩｎＰクラ
ッド層、５．１０．１ ｓ・’ｐ−ＩｎＧａＡｓＰｐ−
ＩｎＧａＡｓＰキャラ板、１７・・・エピタキシャル層
、１８・・・結晶学的主面、１９・・・成長ステップ。
Claims (1)
- １、埋め込みへテロ構造の半導体レーザ素子を製造する
にあたり、単結晶基板の表面と結晶学的な主面のなす角
において、ストライプ状のメサの方向と平行な方向にお
ける角度θ／が０．５″′≦θ／≦２°、該メサの方向
と垂直な方向における角度θ上が０≦θ上≦１０′の範
囲にある基板を用いて液相エピタキシーを行なうことを
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 |
|---|---|---|---|
| JP12768083A JPS6020594A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12768083A JPS6020594A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6020594A true JPS6020594A (ja) | 1985-02-01 |
Family
ID=14966048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12768083A Pending JPS6020594A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6020594A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948753A (en) * | 1984-03-27 | 1990-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of producing stripe-structure semiconductor laser |
-
1983
- 1983-07-15 JP JP12768083A patent/JPS6020594A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948753A (en) * | 1984-03-27 | 1990-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of producing stripe-structure semiconductor laser |
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