JPS61166088A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は２回のＭＢＥ成長工程を必要とするＡｌＧａ
Ａｓ系ダブルへテロ接合構造の半導体レーザおよびその
製造方法に関する。

（ロ）従来技術 一般にこの種半導体レーザを製造する場合、第１の成長
工程で積層された第１成長層に第１上部クラッド層の表
面が露出される深さのストライプ溝を形成するエツチン
グ工程を行うことによって、前記第１上部クラッド層の
表面に酸化物等の不純物が直接付着するため、第２の成
長工程で積層される第２成長層の良好な成長は望めなか
った。

そこで、本件出願人は特願昭５９−１６５３３４号の半
導体レーザの製造方法を提案した。それは、エツチング
工程において光吸収層を残す深さのストライプ溝を形成
し、前記光吸収層でもって不純物が第１上部クラッド層
の表面に直接付着しないようにパシベーション効果を持
たせ、前記光吸収層をいわゆるサーマルクリーニングで
蒸発させるようにしたものである。

しかして、基板に砒素分子線を当てながら温度を上昇さ
せるサーマルクリーニングにおいて、上記光吸収層を比
較的厚（残したときに、光吸収層がその深さ方向へ蒸発
しにく（なると共にストライプ溝の幅方向に蒸発されや
すくなることがわかった。しかしながら、前記光吸収層
を薄く残すことは非常に困難であり、サーマルクリーニ
ングを行えば前記残した光吸収層を全部蒸発するまでに
光吸収層がストライプ溝の幅方向に蒸発して前記ストラ
イプ溝が変形してしまう場合があった。この場合、後に
第２成長層を積層すれば前記第２成長層と変形部分との
間に空洞ができ、レーザ特性が劣化してしまうという問
題を生じることとなる。

（ハ）目的 第１の発明は、電気的性質および光学的性質の安定化を
図りうる半導体レーザを提供することを目的としている
。

第２の発明は、簡便な製造技術でもって再現性の良いス
トライプ溝を形成すると共に第２成長層を良好に積層す
ることのできる半導体レーザの製造方法を提供すること
を目的としている。

（ニ）構成 第１の発明に係る半導体レーザの特徴とする処は、Ｎ型
ＧａＡｓ基板の表面に順次積層されたＮ型ＡｌＧａＡｓ
からなる下部クラッド層と、ＡｌＧａＡｓからなる活性
層と、Ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる第１上部クラッド層と
、Ｐ型ＧａＡｓからなる保護層と、Ｎ型ＡｌＧａＡｓか
らなる蒸発防止層とで第１成長層を構成し、第１上部ク
ラッド層の表面が露出される深さで且つ基板側に向かっ
て幅狭となるテーパ面を有するストライプ溝をレーザ共
振器波長に沿って前記第１成長層に形成し、 前記ストライプ溝が形成された第１成長層の上部にＰ型
ＡｌＧａＡｓからなる第２上部クラッド層とＰ＋型Ｇａ
Ａｓからなるキャップ層とで構成する第２成長層を積層
したことにある。

第２の発明に係る半導体レーザの製造方法の特徴とする
処は、下部クラッド層と、活性層と、第１上部クラッド
層と、Ｐ型ＧａＡｓよりなる保護層と、Ｎ型ＡｌＧａＡ
ｓよりなる蒸発防止層とで構成された第１成長層を基板
表面に積層する第１の成長工程と、Ｎ≫Ｐなるエツチン
グレートを有する溶液でもって前記蒸発防止層を選択エ
ツチングすることにより、前記保護層の表面が露出され
る深さで且つ基板側に向かって幅狭となるテーパ面を有
するストライプ溝を形成するエツチング工程と、前記エ
ツチング工程を行うことにより第１成長層上に付着した
不純物と前記表面が露出した保護層とを蒸発させること
により、前記ストライプ溝を第１上部クラッド層の表面
が露出される深さにするサーマルクリーニング工程と、 前記サーマルクリーニングを行った基板にＰ型　・Ａｌ
ＧａＡｓよりなる第２上部クラッド層とＰ＋型ＧａＡｓ
からなるキャップ層とで構成された第２成長層を積層す
る第２の成長工程とを具備したことにある。

（ホ）実施例 策１血発皿 第１図は第１の発明に係る半導体レーザの一実施例を示
す説明図である。同図において、１は半導体レーザであ
り、ｌａ、　ｌｂはファブリペロ−反射面を示している
。１０はＮ型ＧａＡｓからなる基板、２１はＮ型＾１ｘ
Ｇａ１−ｙへ５（Ａ１組成ｘ　＝０．５５）からなる下
部クラッド層、２２はＡｌ　ｘ　Ｇａ１−ｙＡｓ　（Ａ
　１組成Ｘ＝０．１２）からなる活性層、２３はＰ型Ａ
ｌ　ｘ　Ｇａｐ−ｘＡｓ　（Ａ１組組成−０，５５）か
らなる第１上部クラッド層、２４はＰ型ＧａＡｓからな
る保護層、２５はＮ型ＡｌＸＧａ１−ｘＡｓ（Ａ１組成
Ｘ＝０．１２）からなる蒸発防止層、４１はＰ型Ａｌ　
ｙ　Ｇａ１−ｙＡｓからなる（ＡＩ組組成　＝ｏ、５５
）第２上部クラッド層、４２はＰ中型ＧａＡｓからなる
キャップ層、５０はＰ型電極、５１はＮ型電極をそれぞ
れ示している。なお前記保護層２４は、サーマルクリー
ニングで簡単に蒸発しうる膜厚に設定している。

詳しくは、前記下部クラフト層２１と活性層２２と第１
上部クラッド屓２３と保護層２４と蒸発防止Ｎ２５とで
第１成長Ｊｉｔ２０が構成されている。この第１成長層
２０には、第１上部クラッド層２３の表面が露出される
深さで且つ基板１０側に向かって幅狭となるテーパ面３
１を有するストライプ溝３０′が半導体レーザ１のレー
ザ共振器波長に沿って形成されている。そして前記第２
上部クラッド層４１とキャップ層４２とで第２成長層４
０が構成されている。この第２成長層４０は、前記スト
ライプａ３０′の形状に対応して陥没する形状で第１成
長層２０の上部に積層されている。

」」ノ（社）１呪 第２図は第２の発明に係る半導体レーザの製造方法を説
明するための参考図であり、以下同図を参考に説明する
。

■　図示しないＭＢＥ装置内に装着した基板１０を所定
の方法にて加熱する。蒸発源にそれぞれ収納された原料
物質や不純物を分子線の形で蒸発させる。この原料等を
図示しない質量分析針でモニターし、図示しないコンピ
ュータで蒸発源の温度やシャッタを制御することにより
、第１成長１ｉｊ２０を積層させる（第１の成長工程、
第２図（ａｌ参照）。

なお、保護層２４の膜厚は１０〜１０００人程度に設定
されているものとする。

■　前記第１成長層２０が積層された基板１０をＭＢＥ
装置から外部に取り出した後、基板１０の裏面をラッピ
ングする。次に、ストライプ溝を形成すべき部分以外の
蒸発防止層２５をホトレジスト６０で覆う。このホトレ
ジスト６０をマスクにした基板１０を例えばハロゲンラ
ンプ等の光照射下でＮ≫Ｐなるエツチングレートを有す
る溶液に浸漬し、蒸発防止層２５を選択エツチングする
ことにより、保護層２４の表面が露出される深さで且つ
基板ｌＯ側に向かって幅狭となるテーパ面３１を有する
ストライプ溝３０を形成する（エツチング工程、第２図
中）参照）。

前記溶液は、１．２−ジハイドロキシベンゼンー３．５
−ジスルホニック酸、２ナトリウム塩水溶液が使用され
る。

■　前記ホトレジスト５０を除去した基板１０を有機洗
浄する。その後、前記基板１０を再度ＭＢＥ装置内に装
着する。ここで、基板１０に砒素分子線を当てながら該
基板１０を約７２０℃以上で加熱する。これにより、エ
ツチング工程において付着した酸化物等の不純物を蒸発
させると共に、前記表面が露出した保護層２４を蒸発さ
せて、第１上部クラッド層２３の表面が露出するストラ
イプ溝３０′にする（サーマルクリーニング工程、第２
図（Ｃ）参照）。７０は蒸発したところを示している。

■　■工程の状態で基板１０の温度を約６００℃にして
、■工程と同様の方法にて第２成長層４０を積層する（
第２の成長工程、第２図（ｄ）参照）。

以下、通常の半導体レーザの製造方法と同様にしてＰ型
電極、Ｎ型電極をそれぞれ形成する。

しかして、ＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓの温度と蒸発速
度の関係を第３図に示している。同図によれば、温度を
上昇させるとＡｌＧａＡｓは殆ど蒸発しないが、ＧａＡ
ｓは蒸発速度が速くなることがわかる。つまりサーマル
クリーニングを行ってもＡｌＧａＡｓからなる蒸発防止
層２５は殆ど蒸発しないからストライプ溝３０の変形を
最小限に抑えていると言える。

尚、第１および第２の発明の実施例において、Ａｌ　ｘ
　Ｇａｐ−ｘＡｓおよびＡｌ　ｙ　Ｇａ１−ｙＡｓから
なる各層のＡ１組成をそれぞれ記しているが、適宜に変
更できることは勿論である。上記実施例では、下部クラ
ッド層２１と第１上部クラッド層２３とのＡ１組成を０
゜５５にしたから、前記下部クラッド層２１と第１上部
クラッド層２３との光閉じ込め効果を向上させることが
できる。

（へ）効果 第１の発明は上記詳説したような構造にしたから、スト
ライプ溝の変形を最小限に抑えしかも第２成長層が良好
に積層されているので、半導体レーザの電気的性質およ
び光学的性質の安定化を図ることができる。

第２の発明は上記詳説したように、エツチング工程で保
護層のみを選択的に残すことができるから、前記保護層
で第１上部クラッド層にパシベーション効果を持たせ、
不純物を第１上部クラッド層の表面に直接付着させない
ので、第２成長層の積層状態を良好にすることができる
。また、サーマルクリーニングを行ってもストライプ溝
の変形を最小限に抑えることができる。即ち、この発明
によれば、製造工程において特別に難しい技術を必要と
しないから、上記の如く特性を有する半導体レーザを容
易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係る半導体レーザの一実施例を示
す説明図、第２図は第２の発明に係る半導体レーザの製
造方法を説明するための参考図、第３図はＧａＡｓおよ
び＾１ＧａＡｓの温度と蒸発速度との関係を示す説明図
である。 １０・・・基板、２０・・・第１成長層、２１・・・下
部クラッド層、２２・・・活性層、２３・・・第１上部
クラッド層、２４・・・保護層、２５・・・蒸発防止層
、３０．３０’　・・・ストライプ溝、３１・・・テー
パ面、４０・・・第２成長層、４１・・・第２上部クラ
ッド層、４２・・・キャップ層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ型ＧａＡｓ基板の表面に順次積層されたＮ型Ａ
   ｌＧａＡｓからなる下部クラッド層と、ＡｌＧａＡｓか
   らなる活性層と、Ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる第１上部ク
   ラッド層と、Ｐ型ＧａＡｓからなる保護層と、Ｎ型Ａｌ
   ＧａＡｓからなる蒸発防止層とで第１成長層を構成し、
   第１上部クラッド層の表面が露出される深さで且つ基板
   側に向かって幅狭となるテーパ面を有するストライプ溝
   をレーザ共振器波長に沿って前記第１成長層に形成し、 前記ストライプ溝が形成された第１成長層の上部にＰ型
   ＡｌＧａＡｓからなる第２上部クラッド層とＰ＾＋型Ｇ
   ａＡｓからなるキャップ層とで構成する第２成長層を積
   層したことを特徴とする半導体レーザ。（２）下部クラ
   ッド層と、活性層と、第１上部クラッド層と、Ｐ型Ｇａ
   Ａｓよりなる保護層と、Ｎ型ＡｌＧａＡｓよりなる蒸発
   防止層とで構成された第１成長層を基板表面に積層する
   第１の成長工程と、Ｎ≫Ｐなるエッチングレートを有す
   る溶剤でもって前記蒸発防止層を選択エッチングするこ
   とにより、前記保護層の表面が露出される深さで且つ基
   板側に向かって幅狭となるテーパ面を有するストライプ
   溝を形成するエッチング工程と、 前記エッチング工程を行うことにより第１成長層上に付
   着した不純物と前記表面が露出した保護層とを蒸発させ
   ることにより、前記ストライプ溝を第１上部クラッド層
   の表面が露出される深さにするサーマルクリーニング工
   程と、 前記サーマルクリーニングを行った基板にＰ型ＡｌＧａ
   Ａｓよりなる第２上部クラッド層とＰ＾＋型ＧａＡｓか
   らなるキャップ層とで構成された第２成長層を積層する
   第２の成長工程とを具備したことを特徴とする半導体レ
   ーザの製造方法。