JPS6142185A - 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
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- JPS6142185A JPS6142185A JP59161860A JP16186084A JPS6142185A JP S6142185 A JPS6142185 A JP S6142185A JP 59161860 A JP59161860 A JP 59161860A JP 16186084 A JP16186084 A JP 16186084A JP S6142185 A JPS6142185 A JP S6142185A
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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
本発明は主としてＧ ａ Ａ ｓとＧａＡＩＡａとから
成る化合物半導体装置、特に半導体レーザ装置の製造方
法に関するものである。
成る化合物半導体装置、特に半導体レーザ装置の製造方
法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
Ｇ ａ Ａ ｓやＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ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；Ｊ）るいはＧａＡ
ｌＡｓ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Ｇａ Ａ
ｓ ／Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ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。
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；Ｊ）るいはＧａＡ
ｌＡｓ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Ｇａ Ａ
ｓ ／Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ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（ＲＩＥ）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イ面の作製が試
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、キャビテイ面の垂直性と表面
の平坦性である。
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（ＲＩＥ）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イ面の作製が試
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、キャビテイ面の垂直性と表面
の平坦性である。
第１図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。
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
このような問題のためにへき開法液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。
このような問題のためにへき開法液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
本発明は上記欠点に鑑み、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半導体レーザ装置
の製造方法を提供するものである。
直かつ平坦なキャビテイ面を形成す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
本発明は少くとも組成としてＧａ及び八８を含む単結晶
基板上に、少くともＧａ及びＡ８をその組成として含ん
でいる活性層と上記活性層をはさむクラッド層を含むエ
ピタキシャル層が形成された半導体レーザ装置を作製す
るに際し、上記エピタキシャル層の最上層の上に、さら
に一層をエピタキシャル成長し、この層上に＜１００＞
、（１１０〉あるいはそれらと等価な方向に平行なエ
ツジをもつフォトマスクを形成し、上記フォトマスクを
通して上記単結晶基板まで化学エツチングを行なってキ
ャビテイ面を形成することを特徴とする半導体レーザ装
置の製造方法である。
基板上に、少くともＧａ及びＡ８をその組成として含ん
でいる活性層と上記活性層をはさむクラッド層を含むエ
ピタキシャル層が形成された半導体レーザ装置を作製す
るに際し、上記エピタキシャル層の最上層の上に、さら
に一層をエピタキシャル成長し、この層上に＜１００＞
、（１１０〉あるいはそれらと等価な方向に平行なエ
ツジをもつフォトマスクを形成し、上記フォトマスクを
通して上記単結晶基板まで化学エツチングを行なってキ
ャビテイ面を形成することを特徴とする半導体レーザ装
置の製造方法である。
実施例のｉ１２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Ｇａ１
、Ａ／、Ａｓ層を成長させ＜０１１）方向に沿ったスト
ライス状のマスクを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き角についての実験結果を示
している。傾き角θ１およびθ２はＡｌＡｓ混晶比Ｘに
よって大きく変化している。Ｘの値が０．２近傍および
０．４近傍では傾き角θ１は約９００となる。
する。第２図は（１００）ＧａＡｓ基板上にＧａ１
、Ａ／、Ａｓ層を成長させ＜０１１）方向に沿ったスト
ライス状のマスクを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き角についての実験結果を示
している。傾き角θ１およびθ２はＡｌＡｓ混晶比Ｘに
よって大きく変化している。Ｘの値が０．２近傍および
０．４近傍では傾き角θ１は約９００となる。
一方、ＧａＡｓ基板との界面に生じる角θ２はｘ＜ｏ、
１およびＸ−０，４のところとほぼｏとなっている。Ｘ
が０．４近傍に注目してみるとθ１〜９００でθ２〜Ｏ
０となシ、エツチング端面は垂直かつ平坦な面となる。
１およびＸ−０，４のところとほぼｏとなっている。Ｘ
が０．４近傍に注目してみるとθ１〜９００でθ２〜Ｏ
０となシ、エツチング端面は垂直かつ平坦な面となる。
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。実施例の一つ
として第２図の結果からクラッドのＡ Ｉ Ａ ａ混晶
比を０．４とし、てその作製法を説明するう 第３図ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板１
上にｎ型Ｇａｏ 、ｓ Ａｌｏ 、４Ａ８クラッド層２
、Ｇ ａ Ａ ｓ活性層３ｐ型Ｇａｏ 、ｅＡＪｏ 、
４ Ａ８クラッド層４およびｐ型ＧａＡｓ キャップ
層６を連続的に成長させる。
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図の結果からクラッドのＡ Ｉ Ａ ａ混晶
比を０．４とし、てその作製法を説明するう 第３図ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板１
上にｎ型Ｇａｏ 、ｓ Ａｌｏ 、４Ａ８クラッド層２
、Ｇ ａ Ａ ｓ活性層３ｐ型Ｇａｏ 、ｅＡＪｏ 、
４ Ａ８クラッド層４およびｐ型ＧａＡｓ キャップ
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Ｇ ａ Ａ
ｓキャン１層５上にストライブ状の７オトマスク６を＜
０１１＞方向に沿って形成し、そのマスクを通してＧ
ａ Ａ 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図すに示すように逆メサ状のエツチングプ
ロファイルとなり、垂直なキャビテイ面が得られない。
来の化学エツチング法では、最上層のｐ型Ｇ ａ Ａ
ｓキャン１層５上にストライブ状の７オトマスク６を＜
０１１＞方向に沿って形成し、そのマスクを通してＧ
ａ Ａ 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図すに示すように逆メサ状のエツチングプ
ロファイルとなり、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θ１と０２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Ｇ ａ Ａ ｓ
キャン１層ｓ上では表面に対してθ１−６６゜○０であ
ることから第４図に示すように角６６０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
９本発明では、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６上に第５ Ｇ
ａ １ｙ Ａ ｌ！アＡｓ層７を設け（第６図ａ）、
その上にストライプ状のフォトマスクらを〈ｏｌｌ〉方
向に沿って形成し、そのマスクを通してＧ ａ Ａ ｓ
基板１までエツチングを行なう（第６図ｂ）。ｐ型クラ
ッド層４以下を垂直にエツチングする条件は第５ Ｇ
ａ １−アＡ ｌｙ Ａ ｓ層７とクラッド層４とのＡ
Ｉ Ａ ｓ混晶比の組み合せによっているいろな方法
が考えられる。
を説明するものである。すなわち、ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ
キャン１層ｓ上では表面に対してθ１−６６゜○０であ
ることから第４図に示すように角６６０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
９本発明では、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６上に第５ Ｇ
ａ １ｙ Ａ ｌ！アＡｓ層７を設け（第６図ａ）、
その上にストライプ状のフォトマスクらを〈ｏｌｌ〉方
向に沿って形成し、そのマスクを通してＧ ａ Ａ ｓ
基板１までエツチングを行なう（第６図ｂ）。ｐ型クラ
ッド層４以下を垂直にエツチングする条件は第５ Ｇ
ａ １−アＡ ｌｙ Ａ ｓ層７とクラッド層４とのＡ
Ｉ Ａ ｓ混晶比の組み合せによっているいろな方法
が考えられる。
本発明の一実施例として、第５層７のＡｌＡｓ混晶比ｙ
＝０．５．両クラッド層２，４のｘ＝０．４ 。
＝０．５．両クラッド層２，４のｘ＝０．４ 。
とじてエピウェハを作製し、ストライプ状のフォトマス
ク６を通じて１Ｈ，ＳＯ２：８Ｈ２０２：１Ｈ２０（２
０℃）の条件で基板１までエツチングを行なった。第６
層７は最終的には除去するため、ｙ）０．５にして選択
エッチを行なう方がよい。
ク６を通じて１Ｈ，ＳＯ２：８Ｈ２０２：１Ｈ２０（２
０℃）の条件で基板１までエツチングを行なった。第６
層７は最終的には除去するため、ｙ）０．５にして選択
エッチを行なう方がよい。
第６図は第１図の結果に基づいて本発明のエツチング７
０フアイルを説明したものである。第６Ｇａｏ、６Ａ１
０．５Ａｓ層７は傾きθ１＝６６０で逆メサ状となるが
ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓキヤツプ層５の界面で０２に２５°
となる。θ１＝６６０．θ２＝２６０となることからｐ
型Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層６の端面ですでに垂直とな
り、両クラッド層を０．４としているためにｐ型キャッ
プ層と同様、基板までその垂直性が保たれる。
０フアイルを説明したものである。第６Ｇａｏ、６Ａ１
０．５Ａｓ層７は傾きθ１＝６６０で逆メサ状となるが
ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓキヤツプ層５の界面で０２に２５°
となる。θ１＝６６０．θ２＝２６０となることからｐ
型Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層６の端面ですでに垂直とな
り、両クラッド層を０．４としているためにｐ型キャッ
プ層と同様、基板までその垂直性が保たれる。
エツチングによるキャビテイ面の作製後、第６Ｇ ａ
Ａ Ｉ Ａ ｓ層７を選択的に除去し、露出したｐ、型
Ｇ ａ Ａ ｓキャン１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、エツチングを行なった溝
のところでブレイク１．て第７図に示すような半導体レ
ーザ素子を得る。
Ａ Ｉ Ａ ｓ層７を選択的に除去し、露出したｐ、型
Ｇ ａ Ａ ｓキャン１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、エツチングを行なった溝
のところでブレイク１．て第７図に示すような半導体レ
ーザ素子を得る。
上記実施例では最上イの上の層としてＧａ １ｙＡ ｌ
ｙ Ａ ｓを用いたが、これは必ずしもＧａ １ｙＡ
ｌ ｙ Ａ ｓである必要はない。要は第４層である
１’ａＡｓと格子定数が近く、かつＧ ａ Ａ ｓと同
じ、Ｚｎ１ｃ Ｂｌｅｎｄ構造であればどのような半
導体単結晶でもよい。例えばＧａＡｇＰ、ＪｎＧａＡｓ
Ｐなどの■−ｖ族化合物は組成比の選び方によりＧ ａ
Ａ ｓと極めてマツチングの良い単結晶を成長するこ
とができ、エツチングの異方性を出すことが可能である
。またＺｎ５ｅ、Ｚｎ５ｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅな
どのＺｉｎｃ Ｂｌｅｎｄ構造であるｎ −■族化合物
でもよい。これらは分子線エピタキシャル法で容易に形
成することができる。例えばＧ ａ Ａ Ｂ ｏ 、ｓ
Ｐｏ 、５を第５層として用いた場合、Ｇａｏ 、ｓ
Ａｌｏ 、ｓＡ Ｂを用いた場合と同様、ｐｍＧａｏ、
６ＡＪ０．４Ａｓクラット層４の端面は垂直にエツチン
グできることが確かめられた。
ｙ Ａ ｓを用いたが、これは必ずしもＧａ １ｙＡ
ｌ ｙ Ａ ｓである必要はない。要は第４層である
１’ａＡｓと格子定数が近く、かつＧ ａ Ａ ｓと同
じ、Ｚｎ１ｃ Ｂｌｅｎｄ構造であればどのような半
導体単結晶でもよい。例えばＧａＡｇＰ、ＪｎＧａＡｓ
Ｐなどの■−ｖ族化合物は組成比の選び方によりＧ ａ
Ａ ｓと極めてマツチングの良い単結晶を成長するこ
とができ、エツチングの異方性を出すことが可能である
。またＺｎ５ｅ、Ｚｎ５ｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅな
どのＺｉｎｃ Ｂｌｅｎｄ構造であるｎ −■族化合物
でもよい。これらは分子線エピタキシャル法で容易に形
成することができる。例えばＧ ａ Ａ Ｂ ｏ 、ｓ
Ｐｏ 、５を第５層として用いた場合、Ｇａｏ 、ｓ
Ａｌｏ 、ｓＡ Ｂを用いた場合と同様、ｐｍＧａｏ、
６ＡＪ０．４Ａｓクラット層４の端面は垂直にエツチン
グできることが確かめられた。
第５図の半導体レーザ素子の光出力−電流特性を第８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７２ｍＡ（へき開法では７０ｍＡ）
で微分量子効率は片面当り２９チ（へき開法では３０％
）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７２ｍＡ（へき開法では７０ｍＡ）
で微分量子効率は片面当り２９チ（へき開法では３０％
）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
本発明の特徴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ということである
。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ットは同一基板上
に他の素子と一体化しやすいこと、ショートキャビティ
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犬なるものが
ある。
化学エツチング法によって作製できるということである
。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ットは同一基板上
に他の素子と一体化しやすいこと、ショートキャビティ
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犬なるものが
ある。
第１図はキャビテイ面の傾き七反射率との関係を示す図
、第２図は（１００）ＧａＡｓ基板上にＧ ａ １．Ａ
ｌ ｘＡ ｓ層を成長させ＜０１１＞方向に沿ったス
トライプ状のマスクを通してエツチングを行なった時の
エツチング端面の傾き角を示す図、第３図ａ、ｂは従来
のＧ ａ Ａ ｓキヤツプ層からエツチングを行なうキ
ャビテイ面の製法を示す図、第４図は端面の傾きを説明
するだめの図、第６図ａ。 ｂは本発明による半導体レーザのエツチングによるキャ
ビテイ面の製法を示す図、第６図はその端面の傾きを説
明するだめの図、第７図は本発明の製法によって作製さ
れた半導体レーザの斜視図を示す図、第８図はその光出
力−電流特性を示す図である。 １・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ＋（１００）基板、２・・
・・・・ｎ型ＧａＯ，６”０．４”クラッド涜、３−＝
・−ＧａＡｓ活性層、４・・・・・・ｐ型Ｇａ□、６Ａ
Ａ！０．、＊Ａ８クラッド層、６・・・・・・ｐ型Ｇ
ａ Ａ ｓ キャップ層、６・・・・・・フォトマス
ク、７・・・・・・第５ Ｇａｏ 、ｓ Ａｌｏ 、ｓ
Ａｓ層、８・・・・・・正電極、９・・・・・・負電
極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 婦さ角（劃 第２図 ハ１７′１５ｑＬ晶し乙 × ＠ ３ 図 第４図 ｆ′ 第５図 第 ６ 図 １′
、第２図は（１００）ＧａＡｓ基板上にＧ ａ １．Ａ
ｌ ｘＡ ｓ層を成長させ＜０１１＞方向に沿ったス
トライプ状のマスクを通してエツチングを行なった時の
エツチング端面の傾き角を示す図、第３図ａ、ｂは従来
のＧ ａ Ａ ｓキヤツプ層からエツチングを行なうキ
ャビテイ面の製法を示す図、第４図は端面の傾きを説明
するだめの図、第６図ａ。 ｂは本発明による半導体レーザのエツチングによるキャ
ビテイ面の製法を示す図、第６図はその端面の傾きを説
明するだめの図、第７図は本発明の製法によって作製さ
れた半導体レーザの斜視図を示す図、第８図はその光出
力−電流特性を示す図である。 １・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ＋（１００）基板、２・・
・・・・ｎ型ＧａＯ，６”０．４”クラッド涜、３−＝
・−ＧａＡｓ活性層、４・・・・・・ｐ型Ｇａ□、６Ａ
Ａ！０．、＊Ａ８クラッド層、６・・・・・・ｐ型Ｇ
ａ Ａ ｓ キャップ層、６・・・・・・フォトマス
ク、７・・・・・・第５ Ｇａｏ 、ｓ Ａｌｏ 、ｓ
Ａｓ層、８・・・・・・正電極、９・・・・・・負電
極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 婦さ角（劃 第２図 ハ１７′１５ｑＬ晶し乙 × ＠ ３ 図 第４図 ｆ′ 第５図 第 ６ 図 １′
Claims (3)
- （１）少くとも組成としてＧａ及びＡｓを含む単結晶基
板上に少くともＧａ及びＡｓをその組成として含んでい
る活性層と上記活性層をはさむクラッド層を含むエピタ
キシャル層が形成された半導体レーザ装置を作製するに
際し、上記エピタキシャル層の最上層の上に、さらに一
層をエピタキシャル成長し、この層上に〈１００〉、〈
１１０〉あるいはそれらと等価な方向に平行なエッジを
もつフォトマスクを形成し、上記フォトマスクを通して
上記単結晶基板まで化学エッチングを行なってキャビテ
ィ面を形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製
造方法。 - （２）最上層の上に成長する層が、ＧａＡｓ、ＧａＡｌ
Ａｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰなどの少くともＧａ
及びＡｓを成分としてもつ半導体層であることを特徴と
する特許請求範囲第１項記載の半導体レーザ装置の製造
方法。 - （３）最上層の上に成長する層が、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ
、ＺｎＳｅなどのII−VI族化合物半導体であることを特
徴とする特許請求範囲第１項記載の半導体レーザ装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59161860A JPS6142185A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59161860A JPS6142185A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142185A true JPS6142185A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15743332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59161860A Pending JPS6142185A (ja) | 1984-08-01 | 1984-08-01 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142185A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5875878A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路の製造方法 |
| JPS58116788A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-12 | Fujitsu Ltd | 集積化光半導体装置とその製造方法 |
-
1984
- 1984-08-01 JP JP59161860A patent/JPS6142185A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5875878A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路の製造方法 |
| JPS58116788A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-12 | Fujitsu Ltd | 集積化光半導体装置とその製造方法 |
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