JPS6140078A - 半導体レ−ザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS6140078A JPS6140078A JP59161717A JP16171784A JPS6140078A JP S6140078 A JPS6140078 A JP S6140078A JP 59161717 A JP59161717 A JP 59161717A JP 16171784 A JP16171784 A JP 16171784A JP S6140078 A JPS6140078 A JP S6140078A
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- crystal ratio
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体レーザ装置の製造方法に関するもので
ある。
ある。
従来例の構成とその問題点
ＧａＡＳやＧａＡｌＡｓ系の化合物半導体の化学エツチ
ングは以前から研究されており、そのエツチング特性に
ついては数多くの報告がある。エッチャント、エツチン
グ速度、ＧａＡｓあるいはＧａＡｌＡｓの選択エツチン
グ液、、エツチングプロファイルなどについてその詳細
が知られている。このような化学エツチング技術を用い
てＧａＡｓの表面処理やａ＆ムｓ／ＧａＡｌＡｓから成
るウェハの選択エツチングが行なわれてきた。さらに、
半導体レーザなどのキャビテイ面の作製にもこのような
技術が利用されてきた。
ングは以前から研究されており、そのエツチング特性に
ついては数多くの報告がある。エッチャント、エツチン
グ速度、ＧａＡｓあるいはＧａＡｌＡｓの選択エツチン
グ液、、エツチングプロファイルなどについてその詳細
が知られている。このような化学エツチング技術を用い
てＧａＡｓの表面処理やａ＆ムｓ／ＧａＡｌＡｓから成
るウェハの選択エツチングが行なわれてきた。さらに、
半導体レーザなどのキャビテイ面の作製にもこのような
技術が利用されてきた。
半導体レーザは一般にへき開法によってキャビテイ面を
形成しているが、光ＩＣなどのように半導体レーザとデ
ィテクターや駆動回路などの素子とをモノリンツクに集
積化しようとする場合、へき開法は全く用いることはで
きない。そのために、化学エツチング法によるウェット
エッチ法やりアクティブイオンエッチ（ＲＩＲ）などに
よるドライエッチ法が研究されている。量産化や信頼性
を考慮すると化学エツチング法が優れており、その容易
さから、いろいろな方法によるキャビティ面の作製が試
みられてきた。化学エツチング法によるキャビテイ面の
作製で問題となることは、キャビ讐−イ面の垂直性と表
面の平担性である。図１にキャビテイ面の傾きθと規格
化された反射率との関係を示す。これからもわかるよう
にキャビテイ面が約６°傾くだけで反射率は６０％も減
少してしまうため、しきい値の上昇や外部微分量子効率
の低下につながる。さらにキャビテイ面の表面の荒れに
よって反射率は著しく低下する。従来の化学エツチング
法によって作製されたレーザではこのような問題のだ“
めにへき開法に比べてしきい値電流密度が高く連続発振
が極めて困難な状況にあった。
形成しているが、光ＩＣなどのように半導体レーザとデ
ィテクターや駆動回路などの素子とをモノリンツクに集
積化しようとする場合、へき開法は全く用いることはで
きない。そのために、化学エツチング法によるウェット
エッチ法やりアクティブイオンエッチ（ＲＩＲ）などに
よるドライエッチ法が研究されている。量産化や信頼性
を考慮すると化学エツチング法が優れており、その容易
さから、いろいろな方法によるキャビティ面の作製が試
みられてきた。化学エツチング法によるキャビテイ面の
作製で問題となることは、キャビ讐−イ面の垂直性と表
面の平担性である。図１にキャビテイ面の傾きθと規格
化された反射率との関係を示す。これからもわかるよう
にキャビテイ面が約６°傾くだけで反射率は６０％も減
少してしまうため、しきい値の上昇や外部微分量子効率
の低下につながる。さらにキャビテイ面の表面の荒れに
よって反射率は著しく低下する。従来の化学エツチング
法によって作製されたレーザではこのような問題のだ“
めにへき開法に比べてしきい値電流密度が高く連続発振
が極めて困難な状況にあった。
発明の目的
本発明は＋記入点に鑑み化学エツチング法によって垂直
かつ平坦なキャビテイ面を形成することのできる半導体
レーザ装置の製造方法を提供するものである。
かつ平坦なキャビテイ面を形成することのできる半導体
レーザ装置の製造方法を提供するものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置の
製造方法は、活性層の上Ω（ｒａ、、ＡｌｘＡｓクラッ
ド層の混晶比Ｘと、前記クラッド層の上にＧａ１ｇ層１
−介して形成されたＧａ、−ｚＡ１２Ａｓ 層の混晶
比２との差ｚ−ｘｉｏから０．２の間にして、前記（ｒ
ａ、 −２Ａ１２Ａｓ 層の上の（０１１）方向に平
行なエツジを有するマスク全通して化学エツチングする
ことから構成されている。
製造方法は、活性層の上Ω（ｒａ、、ＡｌｘＡｓクラッ
ド層の混晶比Ｘと、前記クラッド層の上にＧａ１ｇ層１
−介して形成されたＧａ、−ｚＡ１２Ａｓ 層の混晶
比２との差ｚ−ｘｉｏから０．２の間にして、前記（ｒ
ａ、 −２Ａ１２Ａｓ 層の上の（０１１）方向に平
行なエツジを有するマスク全通して化学エツチングする
ことから構成されている。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第２図は（１００）ＧａＡＳ基板上にＧｌＬ、−
ｘＡｌｘＡＳ 層全成長させ（０１１）方向に沿ったス
トライプ状のマスク全通してエツチングを行なった時の
エツチングプロファイルの傾キ角についての実験結果′
を示している。傾き角０１およびθ２はＡｌＡｓ混晶比
Ｘによって大きく変化している。Ｘの値カミ・、０．２
近傍および０．４近傍では傾き角θ、は約９０°となる
。一方、ＧａＡｇ基板との界面に生じる角θ２ｉｘ＜ｏ
、１およびＸ〜０．４のところでほぼ０となっている。
する。第２図は（１００）ＧａＡＳ基板上にＧｌＬ、−
ｘＡｌｘＡＳ 層全成長させ（０１１）方向に沿ったス
トライプ状のマスク全通してエツチングを行なった時の
エツチングプロファイルの傾キ角についての実験結果′
を示している。傾き角０１およびθ２はＡｌＡｓ混晶比
Ｘによって大きく変化している。Ｘの値カミ・、０．２
近傍および０．４近傍では傾き角θ、は約９０°となる
。一方、ＧａＡｇ基板との界面に生じる角θ２ｉｘ＜ｏ
、１およびＸ〜０．４のところでほぼ０となっている。
Ｘが０．４近傍に注目してみるとθ、〜９ｏ０で０２〜
ｏＯとなり、エツチング端面は垂直かつ平担な面となる
。
ｏＯとなり、エツチング端面は垂直かつ平担な面となる
。
この結果を半導体レーザに応用するとへき開面とほぼ等
価なキャビテイ面が得られることになる。
価なキャビテイ面が得られることになる。
実施例の一つとして第２図の結果からクララードのムｌ
ｋＢ混晶比ヲ０．４としてその作製法を説明する。
ｋＢ混晶比ヲ０．４としてその作製法を説明する。
第３図（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ （１００）
基板１上にｎ型Ｇａｏ、６ムｌ ０．４ムＳ クラッド
層２゜ＧａＡｓ活性層３．ｐ型Ｇａｏ６ム１ｏ４ＡＳ
クラッド層４およびｐ型ＧａＡｇコンタクト層６を連
続的に成長させる。
基板１上にｎ型Ｇａｏ、６ムｌ ０．４ムＳ クラッド
層２゜ＧａＡｓ活性層３．ｐ型Ｇａｏ６ム１ｏ４ＡＳ
クラッド層４およびｐ型ＧａＡｇコンタクト層６を連
続的に成長させる。
一般に半導体レーザはこのような４層構造から成り、従
来の化学エツチング法では、最上層のｐ型ＧａＡｇコン
タクト層ε上にストライプ状のフォトマスク６’１（０
１１）方向に沿って形成し、そのマスク全通してＧ＆ム
Ｓ基板１までエツチングを行なっていた。この方法では
第３図（ｂ）に示すように逆メサ状のエツチングプロフ
ァイルとなす、′垂直なキャビテイ面が得られない。こ
れは第２図の結果からも説明できる。第４図は傾き角θ
１と０２１からエツチングプロファイルを説明するもの
である。すなわち、ｐ型ＧａムＳコンタクト層６上では
表面に対してθ、−６６°の逆メサ状となり、ｐ型Ｇ＆
Ａ！！コンタクト層６とｐ型０１Ｌｏ６ム、ｄｏ４Ａｓ
クラッド層４との間の角θ２＝００であることから第４
図に示すように角６６°の逆メサ形状となり、決して垂
直なキャビテイ面が得られない。そこで、本発明では、
ｐ型ＧａＡｇコンタクト層６上に第６層Ｇ ＆ １ｚ
Ａ ｌ ｚ人Ｓ 層７を設け（第５図（ａ））その上に
ストライプ状のフォトマスク６ｉ（０１１）方向に沿っ
て形成し、そのマスク１通してＧａＡｓ基板１までエツ
チングを行なった（第５図（ｂ））。
来の化学エツチング法では、最上層のｐ型ＧａＡｇコン
タクト層ε上にストライプ状のフォトマスク６’１（０
１１）方向に沿って形成し、そのマスク全通してＧ＆ム
Ｓ基板１までエツチングを行なっていた。この方法では
第３図（ｂ）に示すように逆メサ状のエツチングプロフ
ァイルとなす、′垂直なキャビテイ面が得られない。こ
れは第２図の結果からも説明できる。第４図は傾き角θ
１と０２１からエツチングプロファイルを説明するもの
である。すなわち、ｐ型ＧａムＳコンタクト層６上では
表面に対してθ、−６６°の逆メサ状となり、ｐ型Ｇ＆
Ａ！！コンタクト層６とｐ型０１Ｌｏ６ム、ｄｏ４Ａｓ
クラッド層４との間の角θ２＝００であることから第４
図に示すように角６６°の逆メサ形状となり、決して垂
直なキャビテイ面が得られない。そこで、本発明では、
ｐ型ＧａＡｇコンタクト層６上に第６層Ｇ ＆ １ｚ
Ａ ｌ ｚ人Ｓ 層７を設け（第５図（ａ））その上に
ストライプ状のフォトマスク６ｉ（０１１）方向に沿っ
て形成し、そのマスク１通してＧａＡｓ基板１までエツ
チングを行なった（第５図（ｂ））。
ｐ型りラッド層４以下を垂直にエツチングする条件は第
５層Ｇ ａ ｓ ｚム１ｚＡＳ 層７とＧａ、、Ａｌ
ｘＡｓクラッド層４とのＡ／Ａ！ｌ混晶比の差Ｚ−Ｘが
ある範囲内に存在することである。第６図にＡｌＡｓ混
晶比の差Ｚ−Ｘとクラッド層４のエッチ側面の傾きθ、
との関係を示す。この図から明らかなようにＺ−Ｘが０
〜０．２の範囲において０５が９００となることがわか
る。このことは化学エツチングによって垂直なキャビテ
イ面を得ることにおいて重要な意味をもっている。すな
わち、Ｇａ、−、ム１ｘＡＢクラッド層２．４のムｄＡ
ｇ混晶比Ｘがどのような値であっても、第５層Ｇａ、−
、ム１７ムＳ の２の値で垂直なエツチング側面が得ら
れるということである。クラッド層のムｌムＳ混晶比が
任意に変えることができるということは活性層の組成す
なわち発振波長が自由に設計できることになる。従って
、本発明によれば、赤外、可視領域発振にかかわらず、
化学エツチングによって垂直なキャビテイ面が得られる
。
５層Ｇ ａ ｓ ｚム１ｚＡＳ 層７とＧａ、、Ａｌ
ｘＡｓクラッド層４とのＡ／Ａ！ｌ混晶比の差Ｚ−Ｘが
ある範囲内に存在することである。第６図にＡｌＡｓ混
晶比の差Ｚ−Ｘとクラッド層４のエッチ側面の傾きθ、
との関係を示す。この図から明らかなようにＺ−Ｘが０
〜０．２の範囲において０５が９００となることがわか
る。このことは化学エツチングによって垂直なキャビテ
イ面を得ることにおいて重要な意味をもっている。すな
わち、Ｇａ、−、ム１ｘＡＢクラッド層２．４のムｄＡ
ｇ混晶比Ｘがどのような値であっても、第５層Ｇａ、−
、ム１７ムＳ の２の値で垂直なエツチング側面が得ら
れるということである。クラッド層のムｌムＳ混晶比が
任意に変えることができるということは活性層の組成す
なわち発振波長が自由に設計できることになる。従って
、本発明によれば、赤外、可視領域発振にかかわらず、
化学エツチングによって垂直なキャビテイ面が得られる
。
本発明の一実施例として、クラッド層２．４のＸ’ｉｉ
０．４とし、第５層７のＡ４Ａｓ混晶比２をＸ＋０．１
すなわち０．５としてエピウェハを作製した。
０．４とし、第５層７のＡ４Ａｓ混晶比２をＸ＋０．１
すなわち０．５としてエピウェハを作製した。
第５層７上に（０１１）方向に形成したストライプ状の
フォトマスク６全通して硫酸系のエツチング液でエツチ
ングし垂直なキャビテイ面を作製した（第７図）。その
後、第６層７を選択的にエッチして除去し、露出したｐ
型ＧａＡｇコンタクト層６上に正電極８を、さらに基板
側に負電極９を形成した後、工・ンチングを行なった溝
のところでブレイクして第８図に示すような垂直なキャ
ビテイ面をもつ半導体レーザ素子を得た。
フォトマスク６全通して硫酸系のエツチング液でエツチ
ングし垂直なキャビテイ面を作製した（第７図）。その
後、第６層７を選択的にエッチして除去し、露出したｐ
型ＧａＡｇコンタクト層６上に正電極８を、さらに基板
側に負電極９を形成した後、工・ンチングを行なった溝
のところでブレイクして第８図に示すような垂直なキャ
ビテイ面をもつ半導体レーザ素子を得た。
第８図の半導体レーザ素子の光出力−電流特性全第９図
に示す。連続発振で非常に高歩留で得られており、典型
的な発振しきい値は７２ｍ人（へき開法では７０ｍ人、
）で微分量子効率は片面当り２９チ（へき開法では３０
チ）とへき開法とほとんど差のない特性が得られた。
に示す。連続発振で非常に高歩留で得られており、典型
的な発振しきい値は７２ｍ人（へき開法では７０ｍ人、
）で微分量子効率は片面当り２９チ（へき開法では３０
チ）とへき開法とほとんど差のない特性が得られた。
発明の効果
以上のように本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
接合面に垂直かつ鏡面のキャビテイ面を化学エツチング
法によって作製できるので、このようにへき開面と等価
なキャビテイ面が化学エツチング法によって得られるこ
とのメリ”ａトｕ同−基板上に他の素子と一体化しやす
いこと、ショートキセビティレーザが作製できること、
レーザ端面の保護膜形成がバッチ処理でできること、特
性の検査がウェハのままでできることなどがあげられそ
の実用的効果は大なるものがある。
接合面に垂直かつ鏡面のキャビテイ面を化学エツチング
法によって作製できるので、このようにへき開面と等価
なキャビテイ面が化学エツチング法によって得られるこ
とのメリ”ａトｕ同−基板上に他の素子と一体化しやす
いこと、ショートキセビティレーザが作製できること、
レーザ端面の保護膜形成がバッチ処理でできること、特
性の検査がウェハのままでできることなどがあげられそ
の実用的効果は大なるものがある。
第１図はキャビテイ面の傾きと反射率との関係を示す図
、第２図は半導体レーザ装置におけるＡｌｋｓ混晶比と
キャビテイ面の傾き角の関係を示す図、第３図は従来の
半導体レーザ装置の製造工程図、第４図は従来の半導体
レーザ装置の要部断面図、第５図は本発明の半導体レー
ザ装置の製造工程図、第６図は同装置のムＪ７Ａｓ混晶
比の差とキャビテイ面の傾き角との関係を示す図、第７
図は同装置のキャビティ端面の傾き全系す図、第８図は
同装置の斜視図、第９図は同装置における電流と光出力
の関係を示した図である。 １・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ（１ｏｏ）基板、２・・・
・・・ｎ型Ｇ ａ ｏ６Ａ ｌ ｏ４ムＳ クラフト層
、３ ・−・−Ｇａ Ａｓ活性層、４・・・・・・ｐ型
Ｇ！Ｌｏ６ム”［１，４ムＳ クラッド層、６・・・・
・・ｐ型（ｒａＡｓキャップ層、６・・・・・・フォト
マスク、７・・・・・・第５Ｇａｏ５Ａ、［ｏ５Ａｓ
層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 、４１１４ｓ帽踊× 第３図 Ｉ／ 第５図 第６図 第７図 第９図
、第２図は半導体レーザ装置におけるＡｌｋｓ混晶比と
キャビテイ面の傾き角の関係を示す図、第３図は従来の
半導体レーザ装置の製造工程図、第４図は従来の半導体
レーザ装置の要部断面図、第５図は本発明の半導体レー
ザ装置の製造工程図、第６図は同装置のムＪ７Ａｓ混晶
比の差とキャビテイ面の傾き角との関係を示す図、第７
図は同装置のキャビティ端面の傾き全系す図、第８図は
同装置の斜視図、第９図は同装置における電流と光出力
の関係を示した図である。 １・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ（１ｏｏ）基板、２・・・
・・・ｎ型Ｇ ａ ｏ６Ａ ｌ ｏ４ムＳ クラフト層
、３ ・−・−Ｇａ Ａｓ活性層、４・・・・・・ｐ型
Ｇ！Ｌｏ６ム”［１，４ムＳ クラッド層、６・・・・
・・ｐ型（ｒａＡｓキャップ層、６・・・・・・フォト
マスク、７・・・・・・第５Ｇａｏ５Ａ、［ｏ５Ａｓ
層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 、４１１４ｓ帽踊× 第３図 Ｉ／ 第５図 第６図 第７図 第９図
Claims (1)
- （１００）ＧａＡｓ基板上にＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘ
Ａｓ（０＜ｘ＜１）クラッド層にはさまれたＧａ＿１＿
−＿ｙＡｌ＿ｙＡｓ（０＜ｙ＜１）活性層と、ＧａＡｓ
コンタクト層と、前記クラッド層の混晶比ｘとの差が０
から０．２までの混晶比ｚを有するＧａ＿１＿−＿ｚＡ
ｌ＿ｚＡｓ（０＜ｚ＜１）層とを形成する工程と、前記
Ｇａ＿１＿−＿ｚＡｌ＿ｚＡｓ層の上に（０１１）方向
のエッジを有するマスクを形成する工程と、前記マスク
を通して化学エッチングを行なう工程とをそなえたこと
を特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59161717A JPS6140078A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
| CA000487734A CA1247947A (en) | 1984-07-31 | 1985-07-30 | Method of manufacturing semiconductor device |
| US06/761,023 US4675074A (en) | 1984-07-31 | 1985-07-31 | Method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59161717A JPS6140078A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140078A true JPS6140078A (ja) | 1986-02-26 |
| JPH0556675B2 JPH0556675B2 (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=15740538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59161717A Granted JPS6140078A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140078A (ja) |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP59161717A patent/JPS6140078A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0556675B2 (ja) | 1993-08-20 |
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